(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110181871.8 (22)申请日 2021.02.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 112926261 A (43)申请公布日 2021.06.08 (73)专利权人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 张毅　缪科　孙厚军　王天翼　 (74)专利代理 机构 北京理工大 学专利中心 11120 专利代理师 李爱英　付雷杰 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01)(56)对比文件 CN 1049169 22 A,2015.09.16 CN 106888044 A,2017.0 6.23 CN 1045794 40 A,2015.04.2 9 CN 106788799 A,2017.0 5.31 CN 104036093 A,2014.09.10 CN 106549235 A,2017.0 3.29 US 2009231195 A1,20 09.09.17 CN 106407723 A,2017.02.15 审查员 王宇莉 (54)发明名称 一种相控阵列天线副瓣快速计算方法及降 副瓣方法 (57)摘要 本公开的一种相控阵列天线副瓣快速计算 方法及降副瓣方法， 通过基于 所述相控阵列天线 的阵因子， 得到所述相控阵列天线的功率方向 图； 对所述相控阵列天线的功率方向图进行推 导， 得到功率方向图中任意一点与距离参考点最 近的峰值之间的差值， 将所述差值作为所述相控 阵列天线的副瓣精确位置； 将所述相控阵列天线 的副瓣位置代入到所述相控阵列天线的阵因子， 计算得到 所述相控阵列天线的副瓣大小。 能够结 合遗传算法， 对任意一维二维分布的相控天线进 行阵列综合， 实现相控阵列天线副瓣快速降幅， 计算时间短， 算法效率高。 权利要求书1页 说明书7页 附图2页 CN 112926261 B 2022.12.02 CN 112926261 B 1.一种相控阵列天线副瓣快速计算方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 基于所述相控阵列天线的阵因子， 得到所述相控阵列天线的功率方向图， 所述相控阵 列天线阵元分布在X ‑Y平面上， 则相控阵列天线的阵因子可以为： 其中， In为第n个相控阵列天线阵元的馈电幅度， In＝|An|(1+εn)， εn为第n个相控阵列天 线阵元的相对幅度误差， k为波矢， k0表示波束指向X或Y方向的波矢， δn为 第n个相控阵列天线阵元的相对相位 误差； 对所述相控阵列天线的功率方向图进行推导， 得到功率方向图中任意一点与距离参考 点最近的峰值之间的差值， 通过差值可以得到所述相控阵列天线的副瓣精确位置； 将所述相控阵列天线的副 瓣位置代入到所述相控阵列天线的阵因子， 计算得到所述相 控阵列天线的副瓣大小； 所述相控阵列天线的副瓣大小PSL为： 其中， (uSL， vSL)为相控阵列天线的副瓣角度位置 。 2.根据权利要求1所述的相控阵列天线副 瓣快速计算方法， 其特征在于， 所述相控阵列 天线是一维或二维的。 3.一种基于权利要求1 ‑2任一项所述的相控阵列天线副瓣快速计算的降副瓣方法， 其 特征在于， 所述方法包括： P1： 初始化所述相控阵列天线阵元个数、 分布、 相位、 馈电幅度， 各阵元的幅度误差和相 位误差； P2： 根据所述相控阵列天线的阵因子和所述相控阵列天线阵元的分布、 相位、 馈电幅 度、 幅度误差和相位误差， 计算得到一组所述相控阵列天线副瓣的初始 位置， 所述初始 位置 作为所述相控阵列天线副瓣的参 考位置； P3： 利用所述相控阵列天线副 瓣快速计算方法得到所述相控阵列天线所有副 瓣的精确 位置和大小； P4： 利用遗传算法对所述相控阵列天线馈电幅度进行选择、 交叉和变异， 得到子代相控 阵列天线馈电幅度； P5： 将P3计算得到的所述相控阵列天线副瓣精确位置作为 新的副瓣 参考位置； P6： 重复P3 ‑P5， 当P3得到的所述相控阵列天线副瓣的大小达到预设条件时， 得到所述 相控阵列天线副瓣的一组馈电幅度， 实现相控阵列天线副瓣的降幅。 4.根据权利要求3所述的降副 瓣方法， 其特征在于， 在所述利用遗传算法对所述相控阵 列天线副瓣大小 进行选择、 交叉和变异之前， 包括： 选取P3计算得到的所述相控阵列天线的最大副瓣作为所述遗传算法的适应度。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 112926261 B 2一种相控阵列天线副瓣 快速计算方 法及降副瓣 方法 技术领域 [0001]本发明属于相控阵列天线技术领域， 具体涉及一种相控阵列天线副瓣快速计算方 法及降副瓣方法。 背景技术 [0002]相控阵列天线在现代雷达系统中有着很广泛的应用， 衡量相控阵列天线性能的优 劣需要通过对其方向图进行研究， 而低副瓣是相控阵列天线方向图的一个重要的指标参 数。 [0003]低副瓣意味着电磁波能量主要 从事先设计好的波束方向发射出去和接收回来。 相 控阵列天线方向图与相控阵列的规模、 阵元分布、 馈电幅度、 馈电相位等参数有关。 其中， 馈 电幅度一般由阵元的衰减器控制， 相位由移相器控制， 在现代雷达中， 主要使用数字移相器 来实现相移， 但是在相移过程中易产生误差， 例如一个p 位移相器的相位步进为360 °/2p， 会 产生量化误差。 [0004]为了实现所需的低副瓣指标， 需调节相控阵列天线的规模、 阵元分布、 移相器、 衰 减器， 以改变天线方向图形状， 这个优化过程被称为阵列综合。 由于相控阵列参数与天线方 向图呈现非线性关系， 故多采用全局 最优化算法作为阵列综合的算法， 常见 的全局最优化 算法包括遗传算法、 粒子群算法、 模拟退火算法等 等。 [0005]遗传算法是最典型的全局最优化算法之一， 是模仿自然界生物进化机制发展而 来， 最早由美国的J.H.Holland教授 提出。 遗传算法在搜索过程中自动获取和积累有关搜索 空间的知识， 并自适应地控制 搜索过程以求得最优解， 遗传算法的过程如图1所示， 因此在 利用遗传算法进 行副瓣优化过程中包含循环反 复迭代过程， 每次迭代都要计算出副瓣的大 小， 作为算法适应度或者约束条件。 [0006]传统的副瓣计算方法， 需要将整个天线方向图完整仿真出来， 再在副瓣区域寻找 最大副瓣。 例如， 对于二 维相控阵列天线来说， 若每个维度的角度采样数为m， 每次方向图的 仿真需要计算m ×m次方向图阵因子， 采用全局最优算法优化， 以遗传算法为例， 经过的M次 循环过程， 每次循环种群为N， 每次循环整体需要计算m ×m×M×N次阵因子， 计算时间长， 算 法效率低。 发明内容 [0007]有鉴于此， 本公开提出了一种相控阵列天线副瓣快速计算方法及降副瓣方法， 能 够结合遗传算法， 对任意分布的相控天线进 行阵列综合， 实现相控阵列天线副瓣快速降幅， 计算时间短， 算法效率高。 [0008]根据本发明的一方面， 提出了一种相控阵列天线副瓣快速计算方法， 所述方法包 括： [0009]基于所述相控阵列天线的阵因子， 仿真得到所述相控阵列天线的功率方向图； [0010]对所述相控阵列天线的功率方向图进行推导， 得到功率方向图中任意一点与距离说　明　书 1/7 页 3 CN 112926261 B 3