CN104393414B - 基于时间调制共形相控阵列的快速方向图综合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于时间调制共形相控阵列的快速方向图综合方法，主要解决现有时间调制共形相控阵列方向图综合速度慢，运算量大，稳定性不高，无法用于实时计算平台的问题。其实现步骤是：1.根据系统指标设置目标参数；2.将共形阵列投影至直线上并初始化直线阵列激励；3.使用交替投影算法根据目标参数分步优化直线阵列中心频率和第一边带频率方向图得到阵列最终激励；4.根据阵列最终激励及扫描角度分离时间调制共形相控阵列的静态激励及脉冲工作时序，实现方向图综合。本发明减少运算量，缩短优化时间，提高稳定性，能实现时间调制共形相控阵列的快速方向图综合，可用于阵列天线的方向图设计。

Description

基于时间调制共形相控阵列的快速方向图综合方法

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及阵列天线方向图综合，可用于阵列天线的方向图设计。

背景技术

对于传统相控阵天线而言，为了实现超低副瓣方向图或复杂形状方向图的波束赋形，往往需要较大的激励幅度动态范围。这种较大的激励幅度动态范围致使工程中对阵列单元馈电精度和各项容差的要求很高，不但会增加馈电网络设计难度，而且会极大地降低阵列辐射效率。为了解决该问题，在阵列设计中引入了时间调制技术。这种时间调制阵列最早提出于20世纪60年代，该技术通过控制连接每个阵列单元的射频开关的导通时间，实现等效的幅度加权。由于时间调制阵列引入了新的设计自由度，将传统相控阵的激励幅度加权转换为时间幅度加权，能够将部分激励幅度域的动态范围转移给时间域，因此可以减小阵列激励幅度的动态范围，进而达到减轻馈电网络设计难度的目的。近年来，由于高速射频开关得到了广泛发展，因此时间调制技术也日益受到人们的重视。目前，时间调制阵列已经在超低副瓣方向图综合、波达方向估计、多波束方向图综合、阵列辐射效率提高等方面得到了广泛地应用。

相比于传统相控阵列，时间调制阵列在各次谐波分量处产生边带能量辐射，因此需要考虑边带频率方向图对阵列辐射性能的影响。此外，由于时间调制阵列增加了设计自由度，导致优化变量以及优化目标的增加，这势必会给阵列方向图综合算法带来较大的难度。目前，使用最多的阵列方向图综合算法是进化算法，包括差分进化算法，粒子群算法以及人工蜂群算法等。此类算法虽然具有良好的通用性，能够解决各类阵列方向图综合问题，但其固有缺点是，进化算法是一种随机优化算法，优化得到的解具有很大的随机性，并不能保证每次优化都能收敛到目标解空间。此外，进化算法通常依赖于巨大的种群规模以及较多的循环迭代次数，计算量大，运行速度慢。这些缺点都限制了进化算法在阵列方向图实时综合中的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提供一种基于时间调制共形相控阵列的快速方向图综合方法，以缩短时间调制共形相控阵列方向图综合的时间，提高时间调制共形相控阵列方向图综合结果的稳定性。

本发明的设计思想是：通过引入交替投影算法，提高阵列方向图的优化速度以及优化结果的稳定性，通过分别综合中心频率方向图以及第一边带频率方向图，实现时间调制阵列快速方向图综合，通过将直线阵列反投影到共形曲面上，实现简单快速综合共形阵列方向图。

根据上述设计思想，实现本发明目的的技术方案包括如下步骤：

(1)根据系统指标要求设置时间调制共形相控阵列TC的目标参数：中心频率f₀处的目标辐射场方向图E_d、中心频率f₀处的目标辐射场方向图的主瓣波纹系数的动态范围w_ε、静态激励幅度的动态范围A_ε及脉冲持续时间的动态范围τ_ε；

(2)将上述时间调制共形相控阵列TC投影到直线上，得到时间调制直线相控阵列TL，对该时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的激励进行赋值，并将赋值后的激励作为时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的初始激励值

(3)将时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的激励作为优化变量，将该中心频率f₀处的辐射场方向图E_z的最大副瓣电平值S_z及主瓣波纹系数w作为优化目标；使用交替投影算法对所述的辐射场方向图E_z进行优化，得到时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处优化后的激励，并将该激励作为时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的最终激励值

(4)对时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的激励进行赋值，并将赋值后的激励作为时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的初始激励值

(5)将时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的激励作为优化变量，将该第一边带频率f₁处的辐射场方向图E_b的最大副瓣电平值S_b作为优化目标；使用交替投影算法对该第一边带频率f₁处的辐射场方向图E_b进行优化，得到时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处优化后的激励，并将该激励作为时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的最终激励值

(6)根据时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的最终激励值以及在第一边带频率f₁处的最终激励值分离出时间调制直线相控阵列TL的静态激励幅度A_l，静态激励相位α_l，脉冲起始时刻以及脉冲持续时间τ_l；

(7)根据时间调制共形相控阵列TC在中心频率f₀处的扫描角度θ_d，对时间调制直线阵列TL的静态激励相位α_l进行修正，并将修正后的静态激励相位作为时间调制共形相控阵列TC的静态激励相位α_c；

(8)根据时间调制直线相控阵列TL的静态激励幅度A_l、脉冲起始时刻以及脉冲持续时间τ_l，得到时间调制共形相控阵列TC的静态激励幅度A_c、脉冲起始时刻以及脉冲持续时间τ_c，完成时间调制共形相控阵列TC的方向图综合。

本发明与现有的技术相比，具有以下优点：

1)与基于时间调制共形相控阵列的传统方向图综合方法相比，本发明采用交替投影算法对中心频率方向图和第一边带频率方向图进行相对独立地优化，降低了优化目标难度，并且由于快速傅里叶变换对的高效性，缩短了时间调制共形相控阵列方向图综合的时间。

2)与基于时间调制共形相控阵列的传统方向图综合方法相比，本发明采用交替投影算法对中心频率方向图和第一边带频率方向图进行相对独立地优化，且该优化过程中并未引入任何随机变量，只要阵列初始激励、目标方向图的上下界以及最大循环次数一定，得到的优化结果是唯一确定的，提高了时间调制共形相控阵列方向图综合结果的稳定性。

附图说明

图1是本发明的实现流程图；

图2是本发明的第一实施例静态激励幅度分布结果图；

图3是本发明的第一实施例静态激励相位分布结果图；

图4是本发明的第一实施例脉冲工作时序结果图；

图5是本发明的第一实施例中心频率功率方向图；

图6是本发明的第一实施例第一边带频率功率方向图；

图7是本发明的第二实施例静态激励幅度分布结果图；

图8是本发明的第二实施例静态激励相位分布结果图；

图9是本发明的第二实施例脉冲工作时序结果图；

图10是本发明的第二实施例中心频率功率方向图；

图11是本发明的第二实施例第一边带频率功率方向图。

具体实施方式

为使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实现流程图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

天线，作为现代无线系通过的重要组成部分，被喻为系统的“眼睛”和“耳朵”，是实现信息传输的关键器件。随着通信与雷达技术的发展，各种电子系统对天线系统提出了越来越苛刻的要求，如：高增益、宽频带、低/超低副瓣、波束赋形等。为了实现这些要求，除选用特定的天线结构外，通常将单个天线通过一定方式排列，组成天线阵以满足苛刻的指标要求。

阵列天线的理论体系发展到今天已经相当完整，相应的设计方法也相当成熟。但采用传统理论来设计新一代的电子通信系统时，常常会遇到诸多工程实现上的难点，如：为实现低/超低副瓣方向图，阵列激励幅度的动态范围往往很大，造成馈电网络设计的不便甚至不可实现；为了实现波束扫描或波束赋形，往往需要借助大量的移相器，如何在有限的空间中排列众多的电子元件并对该电子元件进行有效地校准是非常困难的问题；为了对阵列激励进行精准控制，对阵列天线的结构精度、馈电网络的电尺寸精度、器件的容差也相应提出更加严格的要求。时间调制阵列，正是为了解决常规阵列天线设计中的种种难点而提出的新型阵列天线设计方法。通过控制连接每个阵列单元的射频开关的导通时间，实现等效的幅度加权，降低对天馈系统的设计要求。同时，由于时间调制阵列具有时间调制特性，可以满足当代对高性能、低成本天线系统的要求。为此，本发明提供一种基于时间调制共形阵列的快速方向图综合方法，将交替投影算法引入到时间调制阵列的方向图综合中，缩短了阵列方向图综合的时间，提高了阵列方向图综合结果的稳定性，并且通过将直线阵列反投影到共形曲面上，实现简单快速综合共形阵列方向图。

参照图1，本发明给出如下两种实施例。两种实施例工作于Fortran软件平台，计算平台采用至强E3-123v2CPU，4GB内存。两种实施例具有相同的阵列结构布局：时间调制共形相控阵列TC的阵列单元数M＝16，共形曲面为半径R＝10λ的圆柱面。

实施例1：对时间调制共形相控阵列TC中心频率f₀处的目标功率方向图的最大副瓣电平值为-30dB、扫描角度为30°，第一边带频率f₁处的目标功率方向图的最大副瓣电平值为-20dB，静态激励幅度的动态范围为[0.2,1]，脉冲持续时间的动态范围为[0.2,1]的一组参数进行方向图综合。

步骤一：设置目标参数。

设置时间调制共形相控阵列TC的静态激励幅度的动态范围：A_ε∈[0.2,1]；

设置时间调制共形相控阵列TC的脉冲持续时间的动态范围：τ_ε∈[0.2,1]。

步骤二：投影时间调制共形相控阵列TC。

将时间调制共形相控阵列TC的所有阵元平移到一条直线上，得到时间调制直线相控阵列TL，该时间调制直线相控阵列TL的阵元间距d＝0.5λ。

步骤三：初始化时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的阵列激励值。

将均匀激励作为时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的初始激励值 该初始激励值维的单位矩阵。

步骤四：优化时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的辐射场方向图E_z。

将时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的激励作为优化变量，将该中心频率f₀处的辐射场方向图E_z的最大副瓣电平值S_z作为优化目标，使用交替投影算法对所述的辐射场方向图E_z进行如下优化：

(4a)初始化参数，即对最大循环次数MG、傅里叶变换点数K、目标辐射场方向图的上界下界以及激励模值的最大值最小值进行初始化；

(4b)计算时间调制直线相控阵列TL的辐射场方向图：E_z表示对时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的初始激励值执行K＝512点快速傅里叶逆变换操作；

(4c)正变换：

对辐射场方向图E_z中大于目标辐射场方向图上界的区域以及小于目标辐射场方向图下界的区域进行修正，得到修正后的辐射场方向图

式中，表示正向投影算子；

(4d)逆变换：

对修正后的辐射场方向图执行K点快速傅里叶变换操作，并取其结果的前M＝16个值作为时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的中间激励值 其中a_n表示时间调制直线相控阵列TL第n个阵元的中间激励值，n＝1,2,...,16；

(4e)计算时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的最终激励值

(4e1)对阵元中间激励值a_n进行修正，得到第n个阵元的最终激励值b_n：

(4e2)根据阵元最终激励值b_n，得到阵列最终激励值

(4f)更新时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的初始激励值即将时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的最终激励值赋值给初始激励值即

(4g)循环结束条件判断。

若辐射场方向图E_z完全界于目标辐射场方向图的上界和下界之间或者当循环次数mg等于最大循环次数MG＝50时，跳出循环并输出最终激励值否则返回步骤(4b)；

步骤五：初始化时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的阵列激励值。

将均匀激励作为时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的初始激励值 该初始激励值为1×M＝1×16维的单位矩阵。

步骤六：优化时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的辐射场方向图E_b。

将时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的激励作为优化变量，将该第一边带频率f₁处的功率方向图E_b的最大副瓣电平值S_b作为优化目标，使用交替投影算法对该第一边带频率f₁处的功率方向图E_b进行如下优化：

(6a)初始化参数，即对最大循环次数MG'、傅里叶变换点数K'、目标辐射场方向图的上界下界以及激励模值的最大值最小值进行初始化；

(6b)计算时间调制直线相控阵列TL的辐射场方向图：E_b表示对时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的初始激励值执行K'＝512点快速傅里叶逆变换操作；

(6c)正变换：

对辐射场方向图E_b中大于目标辐射场方向图上界的区域以及小于目标辐射场方向图下界的区域进行修正，得到修正后的辐射场方向图

式中，Q_M表示正向投影算子；

(6d)逆变换：

对修正后的辐射场方向图执行K'＝512点快速傅里叶变换操作，并取其结果的前M＝16个值作为时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的中间激励值 其中a_n'表示时间调制直线相控阵列TL第n个阵元的中间激励值；

(6e)计算时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的最终激励值

(6e1)对阵元中间激励值a_n'进行修正，得到第n个阵元的最终激励值b_n'：

(6e2)根据阵元最终激励值b_n'，得到阵列最终激励值

(6f)更新时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的初始激励值即将时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的最终激励值赋值给初始激励值即

(6g)循环结束条件判断。

若辐射场方向图E_b完全界于目标辐射场方向图的上界和下界之间或者当循环次数mg'等于最大循环次数MG'＝30时，跳出循环并输出最终激励值否则返回步骤(6b)；

步骤七：根据时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的最终激励以及在第一边带频率f₁处的最终激励分离时间调制直线相控阵列TL的静态激励幅度A_l，静态激励相位α_l，脉冲起始时刻以及脉冲持续时间τ_l。

(7a)求出时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的最终激励的相位，并将该相位作为时间调制直线相控阵列TL的静态激励相位α_l，即

(7b)使用二分法计算时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间的τ_l：

(7b1)确定最大循环次数MG_t、时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间上界和下界

(7b2)计算时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间上界和下界的中间值：并将该中间值作为时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间τ_l，即

(7b3)计算时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间τ_l的函数值ff_l：

式中，f_p表示时间调制直线相控阵列TL的调制信号的频率；

(7b4)对函数值ff_l进行判断：若ff_l＞0，则将时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间τ_l作为脉冲持续时间的下界即若ff_l＜0，则将时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间τ_l作为脉冲持续时间的上界即

(7b5)循环结束条件判断：若ff_l＝0或者循环次数mg_t等于最大循环次数MG_t＝30时，跳出循环并输出时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间τ_l，否则返回步骤(7b2)；

(7c)根据时间调制直线相控阵列TL的静态激励相位α_l、脉冲持续时间τ_l及在第一边带频率f₁处的最终激励计算时间调制直线相控阵列的脉冲起始时刻

式中，α_lb表示时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的最终激励的相位，即

(7d)根据时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的最终激励以及脉冲持续时间τ_l，计算时间调制直线相控阵列的静态激励幅度A_l：

式中，T_p表示时间调制直线相控阵列TL的调制信号的周期，T_p＝1/f_p。

步骤八：根据时间调制直线相控阵列TL的静态激励幅度A_l、静态激励相位α_l、脉冲起始时刻以及脉冲持续时间τ_l，计算时间调制共形相控阵列TC的静态激励幅度A_c、脉冲起始时刻以及脉冲持续时间τ_c。

(8a)计算时间调制共形相控阵列TC的静态激励相位α_c：

α_c＝-kRsin(θ_d-θ_n)，

式中，k表示自由空间波数，θ_d＝30°表示时间调制共形相控阵列TC在中心频率f₀处的方向图扫描角度，R＝10λ表示时间调制共形相控阵列TC共形曲面的半径，θ_n表示时间调制共形相控阵列TC的第n个阵元在圆环阵上的位置；

(8b)计算时间调制共形相控阵列TC的静态激励幅度A_c、脉冲起始时刻以及脉冲持续时间τ_c：

A_c＝A_l，

τ_c＝τ_l；

最终得到的时间调制共形相控阵列的静态激励幅度分布结果图如图2所示，静态激励相位分布结果图如图3所示，脉冲工作时序结果图如图4所示，中心频率功率方向图如图5所示，该中心频率功率方向图的最大副瓣电平值为-28.16dB，第一边带频率功率方向图如图6所示，该第一边带频率功率方向图的最大副瓣电平值为-18.19dB，计算时间为2.31毫秒。

实施例2：对时间调制共形相控阵列TC中心频率f₀处的目标功率方向图的主瓣区域为-15°≤θ≤15°、波纹系数小于1.0dB、最大副瓣电平值为-30dB，第一边带频率f₁处的目标功率方向图的最大副瓣电平值为-20dB，静态激励幅度的动态范围为[0.2,1]，脉冲持续时间的动态范围为[0.2,1]的一组参数进行方向图综合。

步骤1：设置目标参数。

设置时间调制共形相控阵列TC中心频率f₀处的目标辐射场方向图E_d；

设置时间调制共形相控阵列TC中心频率f₀处的目标辐射场方向图的主瓣波纹系数的动态范围：w_ε∈[0,0.1087]；

设置时间调制共形相控阵列TC的静态激励幅度的动态范围：A_ε'∈[0.2,1]；

设置时间调制共形相控阵列TC的脉冲持续时间的动态范围：τ_ε'∈[0.2,1]。

步骤2：投影时间调制共形相控阵列TC。

将时间调制共形相控阵列TC的所有阵元平移到一条直线上，得到时间调制直线相控阵列TL，该时间调制直线相控阵列TL的阵元间距d'＝0.5λ。

步骤3：初始化时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的阵列激励值。

使用伍德沃德-劳森抽样综合法对时间调制共形相控阵列TC在中心频率f₀处的目标辐射场方向图E_d进行综合，并将得到的激励值作为时间调制共形相控阵列TC在中心频率f₀处的初始激励值

3a)计算采样点

式中，|m|≤(N-1)/2，N表示总采样点数，L＝Md'＝8λ表示时间调制直线相控阵列TL的阵列长度；

3b)根据采样点计算阵元激励I_n：

式中，k表示自由空间波数，n＝[1,2,...,16]，表示目标辐射方向图E_d在采样点处的值；

3c)根据阵元激励I_n，得到时间调制直线相控阵列TL的初始激励值

步骤4：优化时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的辐射场方向图EE_z。

将时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的激励作为优化变量，将该中心频率f₀处的辐射场方向图EE_z的最大副瓣电平值SS_z及主瓣波纹系数w作为优化目标，使用交替投影算法对所述的辐射场方向图EE_z进行优化，该优化步骤与实施例1的步骤四相同；

步骤5：初始化时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的阵列激励值。

将均匀激励作为时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的初始激励值 该初始激励值为1×M＝1×16维的单位矩阵。

步骤6：优化时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的功率方向图EE_b。

将时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的激励作为优化变量，将该第一边带频率f₁处的功率方向图EE_b的最大副瓣电平值SS_b作为优化目标，使用交替投影算法对该第一边带频率f₁处的功率方向图EE_b进行优化，该优化步骤与实施例1的步骤六相同；

步骤7：根据时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的最终激励以及在第一边带频率f₁处的最终激励分离时间调制直线相控阵列TL的静态激励幅度AA_l，静态激励相位αα_l，脉冲起始时刻以及脉冲持续时间ττ_l，该步骤与实施例1的步骤七相同。

步骤8：根据时间调制直线相控阵列TL的静态激励幅度AA_l、静态激励相位αα_l、脉冲起始时刻以及脉冲持续时间ττ_l，计算时间调制共形相控阵列TC的静态激励幅度AA_c、静态激励相位αα_c、脉冲起始时刻以及脉冲持续时间ττ_c，该步骤与实施例1的步骤八相同。

最终得到的时间调制共形相控阵列的静态激励幅度分布结果图如图7所示，静态激励相位分布结果图如图8所示，脉冲工作时序结果图如图9所示，中心频率功率方向图如图10所示，该中心频率功率方向图的最大副瓣电平值为-33.95dB，第一边带频率功率方向图如图11所示，该第一边带频率功率方向图的最大副瓣电平值为-18.16dB，总的计算时间为1.97毫秒。

从上述两个实施例可以看出，本发明提供的基于时间调制共形相控阵列的方向图综合方法，得到的中心频率功率方向图与第一边带频率功率方向图均能基本达到要求，并且计算速度快，能够满足快速综合阵列方向图的要求。

以上实施例仅用以说明本发明在共形阵列方向图综合中的可行性，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施步骤进行了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述具体实施方式进行修改或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种基于时间调制共形相控阵列的快速方向图综合方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据系统指标要求设置时间调制共形相控阵列TC的目标参数：中心频率f₀处的目标辐射场方向图E_d、中心频率f₀处的目标辐射场方向图的主瓣波纹系数的动态范围w_ε、静态激励幅度的动态范围A_ε及脉冲持续时间的动态范围τ_ε；

(2)将上述时间调制共形相控阵列TC投影到直线上，即将时间调制共形相控阵列TC的所有阵元平移到一条直线上，得到时间调制直线相控阵列TL，对该时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的激励进行赋值，并将赋值后的激励作为时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的初始激励值

(3)将时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的激励作为优化变量，将该中心频率f₀处的辐射场方向图E_z的最大副瓣电平值S_z及主瓣波纹系数w作为优化目标；使用交替投影算法对所述的辐射场方向图E_z进行优化，得到时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处优化后的激励，并将该激励作为时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的最终激励值

(4)对时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的激励进行赋值，并将赋值后的激励作为时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的初始激励值

(5)将时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的激励作为优化变量，将该第一边带频率f₁处的辐射场方向图E_b的最大副瓣电平值S_b作为优化目标；使用交替投影算法对该第一边带频率f₁处的辐射场方向图E_b进行优化，得到时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处优化后的激励，并将该激励作为时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的最终激励值

(6)根据时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的最终激励值以及在第一边带频率f₁处的最终激励值分离出时间调制直线相控阵列TL的静态激励幅度A_l，静态激励相位α_l，脉冲起始时刻以及脉冲持续时间τ_l；

(7)根据时间调制共形相控阵列TC在中心频率f₀处的扫描角度θ_d，对时间调制直线阵列TL的静态激励相位α_l进行修正，并将修正后的静态激励相位作为时间调制共形相控阵列TC的静态激励相位α_c；

(8)根据时间调制直线相控阵列TL的静态激励幅度A_l、脉冲起始时刻以及脉冲持续时间τ_l，得到时间调制共形相控阵列TC的静态激励幅度A_c、脉冲起始时刻以及脉冲持续时间τ_c，完成时间调制共形相控阵列TC的方向图综合。

2.根据权利要求1所述的基于时间调制共形相控阵列的快速方向图综合方法，其中所述步骤(3)中用交替投影算法对优化变量进行优化，包括如下步骤：

(3a)确定最大循环次数MG、傅里叶变换点数K、目标辐射场方向图的上界下界以及激励模值的最大值最小值

(3b)对阵列初始激励值执行K点快速傅里叶逆变换操作，得到阵列辐射场方向图E_z；

(3c)对辐射场方向图E_z中大于目标辐射场方向图上界的区域以及小于目标辐射场方向图下界的区域进行修正，得到修正后的辐射场方向图

式中，表示正向投影算子；

(3d)对修正后的阵列辐射场方向图执行K点快速傅里叶变换操作，并取其结果的前M个值作为阵列中间激励值 其中a_n表示阵列第n个阵元的中间激励值，n＝1,2,...,M，M为阵列单元数且满足M＜＜K；

(3e)对阵元中间激励值a_n进行修正，得到第n个阵元的最终激励值b_n：

$b_n=\left\{\begin{array}{cc}{A}_z^u\frac{a_n}{\left|a_n\right|}& \left|a_n\right|>A_z^u\\ a_n& A_z^l\&le;\left|a_n\right|\&le;A_z^u\\ A_z^l\frac{a_n}{\left|a_n\right|}& \left|a_n\right|<A_z^l\end{array}\right.;$

(3f)根据阵元最终激励值b_n，得到阵列最终激励值 并将该阵列最终激励值赋值给阵列初始激励值

(3g)重复上述步骤(3b)至步骤(3e)，直至阵列辐射场方向图E_z满足要求或者完成最大循环次数时，跳出循环并输出阵列最终激励值完成优化。

3.根据权利要求1所述的基于时间调制共形相控阵列的快速方向图综合方法，其中所述步骤(6)中根据时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的最终激励以及在第一边带频率f₁处的最终激励分离出时间调制直线相控阵列TL的静态激励幅度A_l，静态激励相位α_l，脉冲起始时刻以及脉冲持续时间τ_l，包括如下步骤：

(6a)求出时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的最终激励的相位，并将该相位作为时间调制直线相控阵列TL的静态激励相位α_l，即

(6b)使用二分法计算时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间的τ_l：

(6b1)确定最大循环次数MG_t、时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间上界和下界

(6b2)计算时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间上界和下界的中间值：并将该中间值作为时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间τ_l，即

(6b3)计算时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间τ_l的函数值ff_l：

${\mathrm{ff}}_l=sin\left({\mathrm{\&pi;\&tau;}}_l{f}_p\right)/\left({\mathrm{\&pi;\&tau;}}_l{f}_p\right)-\left|I_z^f\right|/\left|I_b^f\right|,$

式中，f_p表示时间调制直线相控阵列TL的调制信号的频率；

(6b4)对函数值ff_l进行判断：若ff_l＞0，则将时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间τ_l作为脉冲持续时间的下界即若ff_l＜0，则将时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间τ_l作为脉冲持续时间的上界即

(6b5)重复上述步骤(6b2)至步骤(6b4)，直至ff_l＝0或者循环次数mg_t等于最大循环次数MG_t时，跳出循环并输出时间调制直线相控阵列TL的脉冲持续时间τ_l，完成计算；

(6c)根据时间调制直线相控阵列TL的静态激励相位α_l、脉冲持续时间τ_l及在第一边带频率f₁处的最终激励得到时间调制直线相控阵列的脉冲起始时刻

${\mathrm{\&tau;}}_l^0=\frac{{\mathrm{\&alpha;}}_l-{\mathrm{\&alpha;}}_{lb}-f_p{\mathrm{\&pi;\&tau;}}_l}{2f_p\mathrm{\&pi;}},$

式中，α_lb表示时间调制直线相控阵列TL在第一边带频率f₁处的最终激励的相位，即

(6d)根据时间调制直线相控阵列TL在中心频率f₀处的最终激励以及脉冲持续时间τ_l，得到时间调制直线相控阵列的静态激励幅度A_l：

$A_l=\left|I_z^f\right|\&CenterDot;\frac{T_p}{{\mathrm{\&tau;}}_l},$

式中，T_p表示时间调制直线相控阵列TL的调制信号的周期，T_p＝1/f_p。

4.根据权利要求1所述的基于时间调制共形相控阵列的快速方向图综合方法，其中所述步骤(7)中根据时间调制共形相控阵列TC在中心频率f₀处的扫描角度θ_d对时间调制直线阵列TL的静态激励相位α_l进行修正，按如下公式进行：

α_c＝-kRsin(θ_d-θ_n)，

式中，k表示自由空间波数，θ_d表示时间调制共形相控阵列TC在中心频率f₀处的方向图扫描角度，R表示时间调制共形相控阵列TC共形曲面的半径，θ_n表示时间调制共形相控阵列TC的第n个阵元在圆环阵上的位置。

5.根据权利要求1所述的基于时间调制共形相控阵列的快速方向图综合方法，其中所述步骤(8)中时间调制共形相控阵列TC的静态激励幅度A_c、脉冲起始时刻以及脉冲持续时间τ_c，其表示公式如下：

A_c＝A_l，

${\mathrm{\&tau;}}_c^0={\mathrm{\&tau;}}_l^0,$

τ_c＝τ_l。