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申请/专利权人：中国电子科技集团公司第五十四研究所

摘要：本发明公开了一种考虑互耦效应的随机阵列天线方向图综合方法，属于天线阵列方向图综合技术领域。本方法包括天线阵列建模步骤、天线阵列方向图生成步骤以及最优幅相加权获取步骤。本发明考虑了阵列天线单元间的互耦效应及阵列天线的极化特性，结合有源单元方向图，构建精确的天线阵列模型，针对目标阵列方向图使用混合粒子群算法进行天线阵列方向图快速优化，最终实现波束展宽、低副瓣和相控阵扫描等波束赋形。

主权项：1.一种考虑互耦效应的随机阵列天线方向图综合方法，其特征在于，包括以下步骤：1根据系统应用指标确定矩形天线阵列的阵元数目、阵元间距及单元天线材料，利用全波电磁仿真软件，建立M×N的二维矩形阵列天线模型，进行全波电磁仿真并导出全部天线单元的有源单元方向图；2根据阵列方向图的指标要求，确定混合粒子群算法的优化目标函数；3随机生成NP个粒子作为初始种群；种群的位置表示天线阵列幅相加权值分布，粒子速度值表示天线阵列幅相加权值的变化方向和大小；4基于天线的有源单元方向图和混合粒子群算法产生的幅相加权值，生成天线阵列的远场方向图；根据步骤2的优化目标函数计算粒子相对应的适应度，并确定个体适应度的极值Pik和群体适应度的极值5在每次迭代过程中，粒子通过个体极值Pik和群体极值更新自身的速度和位置，即 其中，w为惯性权重；i＝1,2,...,NP；k为当前迭代次数；为粒子位置；Vik为粒子速度；c1和c2为加速度因子；r1和r2是分布于[0,1]区间的随机数；惯性权重w根据下式进行动态变化： 其中，wstart为初始惯性权重；wend为迭代至最大次数时的惯性权重；k为当前迭代次数；kmax为最大迭代次数；然后，粒子自身进行变异操作，采用保留优秀个体策略，对变异后新粒子适应度更优的个体进行保留；通过迭代在全局范围内搜索最佳的幅相加权值；6根据最优幅相加权结果生成最终的天线阵列综合方向图，验证是否满足系统指标，若不满足指标要求则返回步骤2，重新修改优化目标函数；步骤1中，所述全波电磁仿真软件采用HFSS，端口激励源的设置及仿真结果的导出通过HFSS-MATLAB-API方式实现，以实现MATLAB和HFSS的联合仿真；步骤1中，每个单元天线的有源单元方向图包括两个垂直极化方向rEtheta,rEphi上的幅值和相位方向图；步骤4中，天线阵列的远场方向图表示为： 其中，M和N分别对应X方向和Y方向上的阵元数量；k为波矢；Im,n为幅度加权值，fm,n为圆极化旋转馈电相位及相位加权值；和包括有源单元方向图的幅度和相位；xm为X方向上阵元位置，yn为Y方向阵元位置；q0,f0分别为俯仰扫描角及方位扫描角；将公式6计算得到的合成幅值方向图代入公式7，得到功率方向图：

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