[发明专利]一种用于低成本相控阵的非邻接不规则子阵架构

权利要求书

1.一种基于非邻接的不规则拼接子阵架构，其特征在于，子阵内的单元可以采用邻接或非邻接布阵的形式，同一子阵内的天线单元依旧仅用一套收发组件进行激励；阵面内所有单元都被唯一的归类于某一个子阵，所有子阵间没有重叠，所有单元没有被遗漏；在优化过程中，通过将优化模型进行拆分，划分为主子问题进行交替迭代求解，解决大规模阵列下的优化问题；

所述优化过程包括：

步骤1、根据具体的扫描角需求建立优化模型；

步骤1中的优化模型如下：

s.t.C₁Y₁＝1,C₁′Y₁＝0 (2)

||G₁Y₁||₂≤t₁,|K₁Y₁+jK₁′Y₁|≤δ₀I_u (3)

C₂Y₂＝1,C₂′Y₂＝0 (4)

||G₂Y||₂≤t₂,|K₂Y₂+jK₂′Y₂|≤δ₀I_u (5)

PX＝I_L (6)

Re(Y₁)≤X,-Re(Y₁)≤X,Im(Y₁)≤X,-Im(Y₁)≤X (7)

Re(Y₂)≤X,-Re(Y₂)≤X,Im(Y₂)≤X,-Im(Y₂)≤X (8)

其中待优化的二进制向量X表示阵列排布，Y₁和Y₂分别表示扫描到E面和H面最大扫描角时对应的阵列激励幅度和相位，C₁，C₁′，C₂，C₂′为相应子阵扫描到对应需求方向的辐射场的实部和虚部，约束(2)(4)是为了保证得到一个期望方向上辐射场幅值为1的方向图；t₁，t₂为中间变量，||·||₂为矩阵2范数，|·|为求内部矩阵的绝对值，G₁和G₂为预先计算得到的子阵辐射场，用于计算扫描到对应方向时方向图的输入功率，K₁，K₁′，K₂，K₂′为相应子阵在副瓣方向辐射场的实部和虚部，δ₀I_u为一个列向量，用于控制扫描方向图的副瓣水平，矩阵P为一个二进制矩阵，I_L为一个全1的列向量，约束(6)用于保证整个阵面上的所有单元都被全部铺满；Re()，Im()分别为提取复变量的实部和虚部；约束(7)(8)用于保证子阵激励幅度和相位的最大值；

步骤2、原优化问题为混合整数二阶锥规划问题，将原优化问题拆分为只包含整数变量的主问题和只包含非整数含量的子问题；

主问题的优化模型如下：

PX＝I_L (11)

其中s为一个临时变量，而μ_i,ε_i,ν_i为第i代的子问题求解得到的数值为已知量；对于主问题，只有一个优化变量X，同时约束条件也只有线性约束；

子问题的优化模型如下：

s.t.λ^TG₀+ν^TC+μ^TF+Δ^TM＝0 (13)

||λ||₂≤1 (14)

μ≥0 (15)

||Δ||₂≤ε (16)

其中λ,μ,ε,ν,和Δ都是原模型(1)-(8)的对偶变量，这些变量都为连续变量，为主问题求解得到的解X，为一个已知量，子问题为一个二阶锥优化问题；

步骤3、通过迭代交替求解主子问题的方式得到原优化模型的最优解。

2.根据权利要求1所述的一种基于非邻接的不规则子阵架构，其特征在于，步骤3中的交替求解主子问题具体包括：

首先通过规则排布阵列得到一个初始阵列排布再求解步骤2中的子问题，根据求解子问题中的解再对主问题求解，最后通过交替求解主子问题，原模型(1)-(8)得到求解。