CN108932369B - 一种包含极化参数的天线收发装置的优化方法 - Google Patents

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CN108932369B CN201810587961.5A CN201810587961A CN108932369B CN 108932369 B CN108932369 B CN 108932369B CN 201810587961 A CN201810587961 A CN 201810587961A CN 108932369 B CN108932369 B CN 108932369B
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Abstract

本发明涉及天线收发技术领域，提供了一种包含极化参数的天线收发装置的优化方法，该方法以收发天线所包含的两个极化分量的相位为因变量，所述相位包括空间极化角度和时间相位；最后得出天线收发传输损耗与所述因变量的关系式，并根据所述关系式对收发天线的相位进行优化以降低收发天线的传输损耗。本发明解决了传统利用弗里斯公式进行天线传输计算所得到的天线传输损耗偏小的缺陷；依据该方法，能得到多组可以实现最大接收功率的收发天线参数，并根据此参数对天线进行优化。

Description

一种包含极化参数的天线收发装置的优化方法
技术领域
本发明涉及天线收发技术领域，特别涉及一种包含极化参数的天线收发装置的优化方法。
背景技术
天线收发传输损耗计算是无线电科学的核心问题，在电波传播预测、无线通信系统设计、雷达探测、涉及电磁场与天线的无线电测量、电磁干扰与兼容等领域有重要应用。传统上使用弗里斯公式计算自由空间的天线收发损耗，弗里斯公式本身是不包含极化分量的，后续有部分公式考虑了收发天线极化不匹配情况下的收发损耗，但是这些公式都是假设收发天线都是单一线极化的。但是实际工程中使用的天线从普遍意义上说都包含两个极化分量，且两个极化分量存在相位差，就这种情况缺乏计算及优化方法。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种包含极化参数的天线收发装置的优化方法，克服了传统利用弗里斯公式计算的天线传输损耗偏小的缺陷，并据此对天线参数进行优化。
本发明的技术方案如下：
一种包含极化参数的天线收发装置的优化方法，该方法以收发天线所包含的两个极化分量的相位为因变量，所述相位包括空间极化角度和时间相位；得出天线端口接收功率与所述因变量的关系式，并根据所述关系式对收发天线的相位进行优化以降低收发天线的传输损耗。
进一步的，天线端口接收功率的计算公式为：
Figure BDA0001689884440000011
其中，U为接收天线端口的电压参量；λ为电磁波波长；D为收发距离；
Figure BDA0001689884440000012
和
Figure BDA0001689884440000013
分别为接收和发射天线在对应的θ、
Figure BDA0001689884440000014
角度上的功率方向图参数，其空间方向表征的是对应的电场空间方向，其时间相位表征的是对应的电场时间相位；α为
Figure BDA0001689884440000015
平面角度；βRθ、
Figure BDA00016898844400000111
βTθ
Figure BDA00016898844400000113
分别为
Figure BDA00016898844400000112
的时间相位。
进一步的，天线收发传输损耗的具体计算过程为：
坐标系Ot和Or的定位规则是：θ、
Figure BDA0001689884440000019
的定义和所用方向图数据中θ、
Figure BDA00016898844400000110
的定义一致；X轴与天线增益方向同，Z方向与主极化方向同；以Ot为主坐标系确定Or的坐标：
Figure BDA0001689884440000021
基于下式(2)计算发射天线对应的水平角和垂直角。
Figure BDA0001689884440000022
将Or平移至Ot位置，形成新的坐标系Or0，则已知Zr0轴的矢量是：
Figure BDA0001689884440000023
Figure BDA0001689884440000024
可以通过终点坐标减起始点坐标来求得，则Xr0-Yr0平面的方程是：
xZr0x+yZr0y+zZr0z＝0 (4)
从工程上水平角和俯仰角的实际选取出发，取+Xr0轴上的一个矢量，该矢量必然在Xr0-Yr0平面上；则当zZr0＝0，在以Ot为圆心的单位圆上取一个点A，A的坐标为
Figure BDA0001689884440000025
那么将OA到+Xr0轴的角度设置为γA，那么Xr0轴上的某一个单位矢量可以表示为：
Figure BDA0001689884440000026
则当zZr0≠0，为了能够取到所有可能的空间方位，则Xt-Yt平面的单位圆上，设点BXr0是Xr0轴上某点
Figure BDA0001689884440000027
在Xt-Yt平面的单位圆上的一个投影点，γB是该投影点的水平角，其坐标为:
BXr0＝(cosγB,sinγB)γP∈[0,2π) (6)
则依据Xr0-Yr0平面方程显然有：
xZr0cosγB+yZr0sinγB+zZr0zBXr0＝0 (7)
Figure BDA0001689884440000028
综合上述两种讨论情况，能够得到矢量
Figure BDA0001689884440000029
完备地描述Or0的初始坐标系Xr0-Yr0-Zr0；为了在实际中设置角度，转台能使得Zr0轴围绕Xr0轴旋转；
设相对初始位置的旋转角度是γZr0(在右手系法则里，把大拇指指向矢量方向，其余四指沿逆时针方向自然环绕的角度为正的角度)。有：
Figure BDA0001689884440000031
相应的幅度归一化矢量为：
Figure BDA0001689884440000032
设置矩阵：
Figure BDA0001689884440000033
则旋转后的
Figure BDA0001689884440000034
矢量是：
Figure BDA0001689884440000035
Yr0轴上的某一个单位矢量可以表示为：
Figure BDA0001689884440000036
然后有：
Figure BDA0001689884440000037
则θR是
Figure BDA0001689884440000038
和
Figure BDA0001689884440000039
之间的夹角，有：
Figure BDA00016898844400000310
下面来求
Figure BDA00016898844400000311
先求
Figure BDA00016898844400000312
在Xr0-Yr0平面xZr0-rotatex+yZr0-rotatey+zZr0-rotatez＝0上的投影点POrOt坐标(xPOrOt,yPOrOt,zPOrOt)显然矢量和平面都过Ot点，有：
Figure BDA00016898844400000313
假设
Figure BDA00016898844400000314
和
Figure BDA00016898844400000315
的夹角是
Figure BDA00016898844400000316
Figure BDA00016898844400000317
的夹角是
Figure BDA00016898844400000318
Figure BDA0001689884440000041
Figure BDA0001689884440000042
则为了确定[0,2π)范围内唯一的
Figure BDA0001689884440000043
则有：
Figure BDA0001689884440000044
Figure BDA0001689884440000045
平面角度记做α，按以下步骤确定α：
一、在Ot坐标系中确定Or点的坐标为(xOr,yOr,zOr)，则通过Ot的且以Ot-Or直线为法线的平面CP0的方程为：
xOrx+yOry+zOrz＝0 (20)
二、确定-Zt轴在平面CP0的投影向量；显然-Zt轴与平面CP0已经有一个交点Ot，那么在-Zt轴上取一个点(0,0,-1)，求该点在CP0的投影点MZt(xMZt,yMZt,zMZt)，求得:
Figure BDA0001689884440000046
三、确定-Zr轴在平面CP0的投影向量；已经构造了Zr0-rotate轴上的矢量
Figure BDA0001689884440000047
在-Zr0-rotate轴上取一个点(-xZr0-rotate,-yZr0-rotate,-zZr0-rotate)，求该点在CP0的投影点MZr(xMZr,yMZr,zMZr)，求得:
Figure BDA0001689884440000048
四、求夹角α；
Figure BDA0001689884440000051
(23)式不能保证α的唯一性，为了确保α的唯一性，需要对定义角度的坐标系也做出规定：规定Xp轴同
Figure BDA0001689884440000052
方向，Yp轴同
Figure BDA0001689884440000053
方向，则有：
Figure BDA0001689884440000054
假设
Figure BDA0001689884440000055
和
Figure BDA0001689884440000056
之间的夹角是β，则：
Figure BDA0001689884440000057
则有：
Figure BDA0001689884440000058
将端口阻抗归一化处理，则接收天线端口上具有时间相位的电压参量可以表征为：
Figure BDA0001689884440000059
则如发射功率为1，端口接收功率可以表征为：
Figure BDA00016898844400000510
传输损耗表征为：Loss[dB]＝-10lgP (29)。
进一步的，当所述天线收发装置用于无线通信最佳电平接收、无线功率传输最大化、雷达探测时，在收发天线坐标位置不变的情况下，设置坐标系的不同角度，基于式(28)求取传输损耗，用优化算法求得最小传输损耗对应的收发天线空间角度参数，进而通过调整收发天线姿态将空间角度设置为最优值；所述优化算法包括解析求导方法、角度参数穷举法、角度参数线性扫描方法、凸优化算法、差分遗传算法。
进一步的，当所述天线收发装置采用电可调天线时，首先通过计算或测量得出天线不同的电调参数条件下的包含双极化信息的方向图，然后通过式(28)求取不同电调参数情况收发天线之间真实的传输损耗，通过优化算法求得实现最大功率接收的电调状态，最终完成对天线电调状态的优化设置；所述实现最大功率接收的电调状态包括最优的馈电相位序列信息；所述优化算法包括电调参数穷举法、电调参数线性扫描计算测量方法、凸优化算法、差分遗传算法、机器学习算法。
进一步的，所述电可调天线为相控阵天线。
本发明的有益效果为：解决了传统利用弗里斯公式进行天线传输所得到的天线传输损耗偏小的缺陷；依据该方法，能得到多组可以实现最大接收功率的收发天线参数，并根据此参数对天线进行优化。
附图说明
图1所示为接收和发射天线极化分量的空间坐标系。
图2所示为zZr0＝0时Xr0-Yr0-Zr0的空间坐标系和Ot坐标系的相对关系示意图。
图3所示为zZr0≠0时Xr0-Yr0-Zr0的空间坐标系和Ot坐标系的相对关系示意图。
图4所示为接收和发射天线极化分量的平面坐标系(CP0平面)。
图5所示为收发互易以后接收和发射天线极化分量的平面坐标系(CP0平面)。
图6所示为考虑双极化和不考虑双极化的传输损耗(两双脊喇叭天线具有一定高度差)。
图7所示为考虑双极化和不考虑双极化的传输损耗(两双脊喇叭天线等高度)。
图8所示为使用差分遗传算法的接收功率优化迭代过程图。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
本发明实施例一种包含极化参数的天线收发装置的优化方法，该方法以收发天线所包含的两个极化分量的相位为因变量，所述相位包括空间极化角度和时间相位；得出天线端口接收功率与所述因变量的关系式，并根据所述关系式对收发天线的相位差进行优化以降低收发天线的传输损耗。
收发天线的传输损耗可通过以下方法求得：
Figure BDA0001689884440000061
和
Figure BDA0001689884440000062
是接收和发射天线在对应的θ、
Figure BDA0001689884440000063
角度上的功率方向图参数，其空间方向表征的是对应的电场空间方向，其时间相位表征的是对应的电场时间相位。假设收发距离D满足远场条件，电磁波波长为λ。
就Ot和Or坐标系，基本定位规则是：θ、
Figure BDA0001689884440000071
的定义和所用方向图数据中θ、
Figure BDA0001689884440000072
的定义一致。本专利的设定是：X轴与天线增益方向同，Z方向与主极化方向同。一般的以Ot为主坐标系，而确定Or的坐标。则通过坐标参量做减法可以得到：
Figure BDA0001689884440000073
可以基于下式计算发射天线对应的水平和垂直角。
Figure BDA0001689884440000074
为了方便讨论角度关系，将Or平移至Ot位置，形成新的坐标系Or0，则已知Zr0轴的矢量是：
Figure BDA0001689884440000075
Figure BDA0001689884440000076
可以通过终点坐标减起始点坐标来求得，则Xr0-Yr0平面的方程是：
xZr0x+yZr0y+zZr0z＝0 (4)
从工程上水平角和俯仰角的实际选取出发，取+Xr0轴上的一个矢量，该矢量必然在Xr0-Yr0平面上。则如果zZr0＝0，则如图2所示。
为了能够取到所有可能的空间方位，则在如图2所示的单位圆上，设点A的坐标为
Figure BDA0001689884440000077
那么将OA到+Xr0轴的角度设置为γA，那么Xr0轴上的某一个单位矢量可以表示为：
Figure BDA0001689884440000078
则如果zZr0≠0，则如图3所示。
为了能够取到所有可能的空间方位，则在如图3所示的Xt-Yt平面的单位圆上，设点BXr0是Xr0轴上某点
Figure BDA0001689884440000079
在Xt-Yt平面的单位圆上的一个投影点，γB是该投影点的水平角，其坐标为:
BXr0＝(cosγB,sinγB)γP∈[0,2π) (6)
则依据Xr0-Yr0平面方程显然有：
xZr0cosγB+yZr0sinγB+zZr0zBXr0＝0 (7)
Figure BDA0001689884440000081
则综合上述两种讨论情况，能够得到
Figure BDA0001689884440000082
的是矢量，完备地描述Or0的初始坐标系Xr0-Yr0-Zr0。考虑到实验的情况，为了在实际中设置角度，转台能使得Zr0轴围绕Xr0轴旋转。
设相对初始位置的旋转角度是γZr0(在右手系法则里，把大拇指指向矢量方向，其余四指沿逆时针方向自然环绕的角度为正的角度)。有：
Figure BDA0001689884440000083
相应的幅度归一化矢量为：
Figure BDA0001689884440000084
设置矩阵：
Figure BDA0001689884440000085
则旋转后的
Figure BDA0001689884440000086
矢量是：
Figure BDA0001689884440000087
Yr0轴上的某一个单位矢量可以表示为：
Figure BDA0001689884440000088
然后有：
Figure BDA0001689884440000089
则θR是
Figure BDA00016898844400000810
和
Figure BDA00016898844400000811
之间的夹角，有：
Figure BDA00016898844400000812
下面来求
Figure BDA00016898844400000813
先求
Figure BDA00016898844400000814
在Xr0-Yr0平面xZr0-rotatex+yZr0-rotatey+zZr0-rotatez＝0上的投影点POrOt坐标(xPOrOt,yPOrOt,zPOrOt)。显然矢量和平面都过Ot点，这就给求解带来了一定的便利，关于这类问题有标准解法：
Figure BDA0001689884440000091
假设
Figure BDA0001689884440000092
和
Figure BDA0001689884440000093
的夹角是
Figure BDA0001689884440000094
Figure BDA0001689884440000095
的夹角是
Figure BDA0001689884440000096
Figure BDA0001689884440000097
Figure BDA0001689884440000098
则为了确定[0,2π)范围内唯一的
Figure BDA0001689884440000099
则有：
Figure BDA00016898844400000910
Figure BDA00016898844400000911
平面角度记做α，那么来讨论α角度是如何确定的。首先要明确的是：单纯靠Ot球坐标系中的角度θT、
Figure BDA00016898844400000912
及其Or0球坐标系中的角度θR、
Figure BDA00016898844400000913
是无法获得α角度的。这是因为:
Figure BDA00016898844400000914
的方向与-Zr轴在CP平面上的投影矢量同向，
Figure BDA00016898844400000915
的方向与-Zt轴在CP平面上的投影矢量同向。那么：假设Ot坐标系围绕Ot-Or轴线旋转，θT、
Figure BDA00016898844400000916
都不变化，而α变化了。而坐标在Ot-Or连线上的远场某点C，做一个垂直于Ot-Or连线的平面，记做CP。则显然
Figure BDA00016898844400000917
和
Figure BDA00016898844400000918
都在平面CP上。则遵循如下计算流程。在以下计算中直角坐标都基于Ot坐标系。
一、在Ot坐标系中确定Or点的坐标为(xOr,yOr,zOr)，则通过Ot的且以Ot-Or直线为法线的平面CP0的方程为：
xOrx+yOry+zOrz＝0 (20)
平面CP0上的向量关系如图4所示。
二、确定-Zt轴在平面CP0的投影向量。显然-Zt轴与平面CP0已经有一个交点Ot，那么在-Zt轴上取一个点(0,0,-1)，求该点在CP0的投影点MZt(xMZt,yMZt,zMZt)。求得:
Figure BDA0001689884440000101
三、确定-Zr轴在平面CP0的投影向量。如前所述已经构造了Zr0-rotate轴上的矢量
Figure BDA0001689884440000102
在-Zr0-rotate轴上取一个点(-xZr0-rotate,-yZr0-rotate,-zZr0-rotate)。求该点在CP0的投影点MZr(xMZr,yMZr,zMZr)。求得:
Figure BDA0001689884440000103
四、求夹角α。
Figure BDA0001689884440000104
(23)式不能保证α的唯一性，为了确保α的唯一性，需要对定义角度的坐标系也做出规定：规定Xp轴同
Figure BDA0001689884440000105
方向，Yp轴同
Figure BDA0001689884440000106
方向。如图4所示。则有：
Figure BDA0001689884440000107
假设
Figure BDA0001689884440000108
和
Figure BDA0001689884440000109
之间的夹角是β，则：
Figure BDA00016898844400001010
则有：
Figure BDA00016898844400001011
则如表1列出各个角度的物理意义及其符号。
表1各物理量对应的数值符号
Figure BDA0001689884440000111
将端口阻抗归一化处理，则接收天线端口上具有时间相位的电压参量可以表征为：
Figure BDA0001689884440000112
则如发射功率为1，端口接收功率可以表征为：
Figure BDA0001689884440000113
传输损耗表征为：Loss[dB]＝-10lgP (29)。
在(28)式中，将α替换为π+α，则显然计算值不发生变化。然后考虑收发互易性：如果将R和T的相关参数对调，Xc和Yc的坐标轴也发生了变化，角度关系如图5和表2所示。
表2收发互易以后的角度关系
Figure BDA0001689884440000114
Figure BDA0001689884440000121
则显然互易后式(28)的计算值没有发生变化，这恰恰是收发互易性的体现。在纯粹线极化的条件下，该式就退化为弗里斯公式的形式。
下面基于实际的喇叭天线，给出一组计算结果如图7所示。作为参考，给出不考虑极化的传统公式如式(30)～(32)的计算结果。
Figure BDA0001689884440000122
Figure BDA0001689884440000123
Figure BDA0001689884440000124
实施例1
计算28GHz收发，两种空间关系下的传输损耗：1，两双脊喇叭天线具有一定高度差。2，两双脊喇叭天线等高度。
从图6和图7来看，考虑双极化的的传输损耗计算值比传统的不考虑极化的要大，这是一种普遍现象。也就是说，如不考虑双极化的情况，传输损耗的估值是偏小的。
实施例2
结合差分遗传算法，可以求取(28)式的最大值，及其最大值对应的天线空间相位位置参数，一个典型的差分遗传算法的的迭代结果如图8所示，以不考虑极化的计算结果作为参考值进行归一化处理。
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (5)

1.一种包含极化参数的天线收发装置的优化方法，其特征在于，该方法以收发天线所包含的两个极化分量的相位为因变量，所述相位包括空间极化角度和时间相位；得出天线端口接收功率与所述因变量的关系式，并根据所述关系式对收发天线的空间极化角度进行优化以降低收发天线的传输损耗；
天线端口接收功率P的计算公式为：
Figure FDA0003508307020000011
其中，U为接收天线端口的电压参量；λ为电磁波波长；D为收发距离；
Figure FDA0003508307020000012
和
Figure FDA0003508307020000013
分别为接收和发射天线在对应的θ、
Figure FDA0003508307020000014
角度上的功率方向图参数，其空间方向表征的是对应的电场空间方向，其时间相位表征的是对应的电场时间相位；α为
Figure FDA0003508307020000015
平面角度；βRθ、
Figure FDA00035083070200000115
βTθ、
Figure FDA00035083070200000116
分别为
Figure FDA00035083070200000117
的时间相位；j是虚数单位。
2.如权利要求1所述的包含极化参数的天线收发装置的优化方法，其特征在于，天线端口接收功率的具体计算过程为：
坐标系Ot和Or的定位规则是：垂直角θ、水平角
Figure FDA0003508307020000019
的定义和所用方向图数据中θ、
Figure FDA00035083070200000110
的定义一致；X、Y、Z为直角坐标系坐标轴， X轴与天线增益方向同，Z方向与主极化方向同；以Ot为主坐标系确定Or的坐标：
Figure FDA00035083070200000111
基于下式(2)计算发射天线对应的水平角和垂直角；
Figure FDA00035083070200000112
将Or平移至Ot位置，形成新的坐标系Or0，该坐标系的三个坐标轴分别记做Xr0、Yr0和Zr0， 则已知Zr0轴的矢量是：
Figure FDA00035083070200000113
Figure FDA00035083070200000114
可以通过终点坐标减起始点坐标来求得，则Xr0-Yr0平面的方程是：
xZr0x+yZr0y+zZr0z＝0 (4)
从工程上水平角和俯仰角的实际选取出发，取+Xr0轴上的一个矢量，该矢量必然在Xr0-Yr0平面上；则当zZr0＝0，在以Ot为圆心的单位圆上有，A的坐标为
Figure FDA0003508307020000021
那么将OA到+Xr0轴的角度设置为γA，那么Xr0轴上的某一个单位矢量可以表示为：
Figure FDA0003508307020000022
则当zZr0≠0，为了能够取到所有可能的空间方位，则Xt-Yt平面的单位圆上，设点BXr0是Xr0轴上某点
Figure FDA0003508307020000023
在Xt-Yt平面的单位圆上的一个投影点，γB是该投影点的水平角，其坐标为:
BXr0＝(cosγB,sinγB) γP∈[0,2π) (6)
则依据Xr0-Yr0平面方程显然有：
Figure FDA0003508307020000024
Figure FDA0003508307020000025
综合上述两种讨论情况，能够得到矢量
Figure FDA0003508307020000026
完备地描述Or0的初始坐标系Xr0-Yr0-Zr0；为了在实际中设置角度，转台能使得Zr0轴围绕Xr0轴旋转；
设相对初始位置的旋转角度是γZr0，在右手系法则里，把大拇指指向矢量方向，其余四指沿逆时针方向自然环绕的角度为正的角度，有：
Figure FDA0003508307020000027
相应的幅度归一化矢量为：
Figure FDA0003508307020000028
设置矩阵：
Figure FDA0003508307020000029
则旋转后的
Figure FDA00035083070200000210
矢量是：
Figure FDA00035083070200000211
Yr0轴上的某一个单位矢量可以表示为：
Figure FDA0003508307020000031
然后有：
Figure FDA0003508307020000032
则θR是
Figure FDA0003508307020000033
和
Figure FDA0003508307020000034
之间的夹角，有：
Figure FDA0003508307020000035
下面来求
Figure FDA0003508307020000036
先求
Figure FDA0003508307020000037
在Xr0-Yr0平面xZr0-rotatex+yZr0-rotatey+zZr0-rotatez＝0上的投影点POrOt坐标(xPOrOt,yPOrOt,zPOrOt)，显然矢量和平面都过Ot点，有：
Figure FDA0003508307020000038
假设
Figure FDA0003508307020000039
和
Figure FDA00035083070200000310
的夹角是
Figure FDA00035083070200000311
Figure FDA00035083070200000312
的夹角是
Figure FDA00035083070200000313
Figure FDA00035083070200000314
Figure FDA00035083070200000315
则为了确定[0,2π)范围内唯一的
Figure FDA00035083070200000316
则有：
Figure FDA00035083070200000317
Figure FDA00035083070200000318
平面角度记做α，按以下步骤确定α：
一、在Ot坐标系中确定Or点的坐标为(xOr,yOr,zOr)，则通过Ot的且以Ot-Or直线为法线的平面CP0的方程为：
xOrx+yOry+zOrz＝0 (20)
二、确定-Zt轴在平面CP0的投影向量；显然-Zt轴与平面CP0已经有一个交点Ot，那么在-Zt轴上取一个点(0,0,-1)，求该点在CP0的投影点MZt(xMZt,yMZt,zMZt)，求得:
Figure FDA0003508307020000041
三、确定-Zr轴在平面CP0的投影向量；已经构造了Zr0-rotate轴上的矢量
Figure FDA0003508307020000042
在-Zr0-rotate轴上取一个点(-xZr0-rotate,-yZr0-rotate,-zZr0-rotate)，求该点在CP0的投影点MZr(xMZr,yMZr,zMZr)，求得:
Figure FDA0003508307020000043
四、求夹角α；
Figure FDA0003508307020000044
(23)式不能保证α的唯一性，为了确保α的唯一性，需要对定义角度的坐标系也做出规定：规定Xp轴同
Figure FDA0003508307020000045
方向，Yp轴同
Figure FDA0003508307020000046
方向，则有：
Figure FDA0003508307020000047
假设
Figure FDA0003508307020000048
和
Figure FDA0003508307020000049
之间的夹角是β，则：
Figure FDA00035083070200000410
则有：
Figure FDA00035083070200000411
将端口阻抗归一化处理，则接收天线端口上具有时间相位的电压参量可以表征为：
Figure FDA0003508307020000051
则如发射功率为1，端口接收功率表征为：
Figure FDA0003508307020000052
传输损耗表征为：Loss[dB]＝-10lg P (29)。
3.如权利要求2所述的包含极化参数的天线收发装置的优化方法，其特征在于，当所述天线收发装置用于无线通信最佳电平接收、无线功率传输最大化、雷达探测时，在收发天线坐标位置不变的情况下，设置坐标系的不同角度，基于式(28)求取传输损耗，用优化算法求得最小传输损耗对应的收发天线空间角度参数，进而通过调整收发天线姿态将空间角度设置为最优值；所述优化算法包括解析求导方法、角度参数穷举法、角度参数线性扫描方法、凸优化算法或差分遗传算法。
4.如权利要求2所述的包含极化参数的天线收发装置的优化方法，其特征在于，当所述天线收发装置采用电可调天线时，首先通过计算或测量得出天线不同的电调参数条件下的包含双极化信息的方向图，然后通过式(28)求取不同电调参数情况收发天线之间真实的传输损耗，通过优化算法求得实现最大功率接收的电调状态，最终完成对天线电调状态的优化设置；所述实现最大功率接收的电调状态包括最优的馈电相位序列信息；所述优化算法包括电调参数穷举法、电调参数线性扫描计算测量方法、凸优化算法、差分遗传算法或机器学习算法。
5.如权利要求4所述的包含极化参数的天线收发装置的优化方法，其特征在于，所述电可调天线为相控阵天线。
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