[发明专利]基于模糊C均值聚类的低副瓣单脉冲直线阵天线综合方法

摘要

本发明公开了一种基于模糊C均值聚类的低副瓣单脉冲直线阵天线综合方法，主要解决现有技术耗时长且所得峰值副瓣电平高的问题，其实现方案包括：1)初始化参数，并计算直线阵差方向图及峰值副瓣电平；2)优化差方向图并求优化后的差方向图激励；3)判断峰值副瓣电平是否小于初始化中的约束值，对优化后的直线阵分组，得子阵划分方式与每个子阵中阵因子单元数，并由优化后的差方向图激励求子阵激励；4)更新差方向图激励和迭代次数，判断当前迭代次数是否大于初始化的最大迭代次数，得到3)中的结果。本发明通过两种算法对低副瓣单脉冲直线阵进行天线综合，提高了综合速度，且能得到更低峰值副瓣电平，可用于对单脉冲直线阵列天线的设计。

主权项

1.一种基于模糊C均值聚类的低副瓣单脉冲直线阵天线综合方法，包括如下：(1)初始化：(1a)根据待设计的单脉冲直线阵的规模和复杂度设置最大迭代次数T，将初始迭代次数设置为t＝0；(1b)根据待设计的单脉冲直线阵的规模和工程要求，设置单脉冲直线阵副瓣电平约束值SLL0和半个阵列的子阵数量Q；(1c)将单脉冲直线阵列沿x轴排列，且中心位于坐标原点，按不连续单元划分方式将处于+x轴的半个阵列划分为Q个子阵，位于‑x轴半个阵列的子阵所含有天线单元数目与子阵激励由对称性得到，即设置初始激励为均匀反对称A_N‑n+1＝‑A_N+n＝1，采用道尔夫‑切比雪夫综合法Dolph‑Chebyshev得到阵列的和方向图激励其中N表示半个阵列的阵因子单元数；(2)对真实差方向图激励An作K点逆傅里叶变换，得到单脉冲直线阵的差方向图函数fdif(u)，并计算出该fdif(u)的峰值副瓣电平：PSLL＝max(fdif(u))，其中：为真实差方向图激励，为阵列的差方向图激励，k表示真空中的波数，d表示单元间距，u＝sinθ为方向角θ的正弦函数，θ是从z轴正方向开始计算的角度，表示阵列的和方向图激励，w_q表示第q个子阵的激励，为Kronecker函数，c_n表示第n个阵因子单元所在的子阵位置，其取值为[1,Q]范围内的整数，max表示取最大值操作；(3)将单脉冲直线阵的差方向图函数fdif(u)中超过约束值SLL0的点置成一个比约束值SLL0小的数值，并保持其相位信息不变，得到调整后的差方向图函数记为f′dif(u)；(4)对调整后的差方向图函数f′dif(u)作K点傅里叶变换并截断N个点，得到位于+x轴半个阵列的差方向图激励A′n；(5)判断(3)中得到的峰值副瓣电平PSLL是否小于约束值SLL0，如果是，则执行(6)，否则，跳转到(9)；(6)使用模糊C均值聚类算法FCM将位于+x轴半个阵列的差方向图激励数列{A′n}分为Q组，得到阵列的Q个子阵的划分方式数列{cn}与每个子阵中阵因子单元总数Neq；(7)更新位于+x轴半个阵列的差方向图激励为Bn：(7a)计算每个子阵的输入激励：(7b)根据每个子阵的输入激励wq，更新位于+x轴半个阵列的差方向图激励为：(8)根据更新后的+x轴半个阵列差方向图激励B′n，利用反对称性得到位于‑x轴半个阵列的差方向图激励B″n，由更新后的+x轴半个阵列的差方向图激励B′n和‑x轴半个阵列的差方向图激励B″n，得到更新后总阵列的真实差方向图激励Bn，令总阵列的真实差方向图激励An＝Bn，跳转到(10)；(9)根据+x轴半个阵列差方向图激励A′n，利用反对称性得到位于‑x轴半个阵列的差方向图激励A″n，由+x轴半个阵列的差方向图激励A′n和‑x轴半个阵列的差方向图激励A″n，得到总阵列的真实差方向图激励An，执行(10)；(10)将当前迭代次数t与最大迭代次数T进行比较：如果t>T，则终止，得到低副瓣单脉冲直线阵的最优子阵划分方式数列{cn}与每个子阵中阵因子单元总数Neq以及子阵激励幅度wq，否则，令t＝t+1，返回(3)。