CN112948756A - 一种阵列辐射方向图的激励值求解方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种阵列辐射方向图的激励值求解方法及装置，方法包括：获取目标辐射方向图；在目标辐射方向图中，确定多个不同的采样点、以及每个采样点对应的目标辐射特性值；构建阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式；针对每个采样点，构建阵列辐射方向图中该采样点的辐射特性值表达式与目标辐射方向图中该采样点的目标辐射特性值的差值表达式；构建每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、以及每个采样点对应的差值表达式的方差表达式；构建目标函数；求解使目标函数得到最小值的激励幅相值，作为阵列辐射方向图的激励值，以得到更准确的阵列辐射方向图的激励值。

Description

一种阵列辐射方向图的激励值求解方法及装置

技术领域

本发明涉及阵列天线技术领域，特别是涉及一种阵列辐射方向图的激励值求解方法及装置。

背景技术

阵列天线是一类由至少两个天线单元(阵元)排列而成、并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线。辐射方向图可以形象描绘天线的辐射特性随空间方向的变化关系。

一些相关方案中，为了使实际阵列的辐射特性尽可能符合期望的辐射特性，通常是先确定出能够形象描绘期望的辐射特性随空间方向的变化关系的目标辐射方向图，通过求解实际阵列的辐射方向图的激励值，使实际阵列的辐射方向图尽可能逼近目标辐射方向图来实现。

因此，如何求解得到更准确的阵列辐射方向图的激励值，使阵列的辐射特性尽可能符合期望的辐射特性，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种阵列辐射方向图的激励值求解方法及装置，以得到更准确的阵列辐射方向图的激励值，使阵列的辐射特性尽可能符合期望的辐射特性。

第一方面，本发明实施例提供了一种阵列辐射方向图的激励值求解方法，该方法包括：

获取目标辐射方向图，所述目标辐射方向图用于表示期望的阵列天线的辐射特性随空间方向的变化关系；

在所述目标辐射方向图中，确定多个不同的采样点、以及每个采样点对应的目标辐射特性值；

构建阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式，所述阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式中包括实际的阵列天线中不同位置的阵元在该采样点处对应的辐射特性值、所述不同位置的阵元在该采样点处所产生的相位差值、以及表示所述不同位置的阵元的待求解激励幅相值参数；

针对每个采样点，构建阵列辐射方向图中该采样点的辐射特性值表达式与目标辐射方向图中该采样点的目标辐射特性值的差值表达式；

构建每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、以及每个采样点对应的差值表达式的方差表达式；

构建目标函数，所述目标函数中包括所述每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、所述每个采样点对应的差值表达式的方差表达式、第一系数以及第二系数；

求解使所述目标函数得到最小值的激励幅相值，作为所述阵列辐射方向图的激励值。

可选的，所述在所述目标辐射方向图中，确定多个不同的采样点，包括：

在所述目标辐射方向图中设定基准采样区域，在所述基准采样区域中选择多个采样点；

对所述基准采样区域进行n次外扩，得到n个外扩采样区域，在第n个外扩采样区域中选择多个采样点，所述n为正整数。

可选的，所述基准采样区域为满足

的采样点所在的区域；其中，θ表示采样点的空间方向与z轴正半轴所成夹角，

表示采样点的空间方向与x轴正半轴所成夹角,θ₁表示所述基准采样区域对应的最大预设θ；

所述第n个外扩采样区域为满足

的采样点所在的区域；其中，θ₁<θ₂<…<θ_n，θ_n表示所述第n个外扩采样区域对应的最大预设θ。

可选的，位于同一采样区域的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应一个第一系数，所述第一系数的大小是根据每个采样区域对应的权重进行调整的；

位于同一采样区域的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应一个第二系数，所述第二系数的大小是根据每个采样区域对应的权重进行调整的。

可选的，所述目标函数为：

其中，I表示所要求解的激励幅值，a表示所要求解的激励相位，Q表示采样区域的数量，k表示每个采样区域对应的标号，N表示采样区域k中在θ方向确定的采样点的数量，M表示采样区域k中在

方向确定的采样点的数量，

表示阵列辐射方向图中采样点

的辐射特性值表达式，

表示目标辐射方向图中采样点

的目标辐射特性值，K_k1表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应的第一系数，K_k2表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应的第二系数，

表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的方差表达式。

第二方面，本发明实施例提供了一种阵列辐射方向图的激励值求解装置，该装置包括：

获取模块，用于获取目标辐射方向图，所述目标辐射方向图用于表示期望的阵列天线的辐射特性随空间方向的变化关系；

采样模块，用于在所述目标辐射方向图中，确定多个不同的采样点、以及每个采样点对应的目标辐射特性值；

第一函数构建模块，用于构建阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式，所述阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式中包括实际的阵列天线中不同位置的阵元在该采样点处对应的辐射特性值、所述不同位置的阵元在该采样点处所产生的相位差值、以及表示所述不同位置的阵元的待求解激励幅相值参数；

第二函数构建模块，用于针对每个采样点，构建阵列辐射方向图中该采样点的辐射特性值表达式与目标辐射方向图中该采样点的目标辐射特性值的差值表达式；

第三函数构建模块，用于构建每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、以及每个采样点对应的差值表达式的方差表达式；

第四函数构建模块，用于构建目标函数，所述目标函数中包括所述每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、所述每个采样点对应的差值表达式的方差表达式、第一系数以及第二系数；

计算模块，用于求解使所述目标函数得到最小值的激励幅相值，作为所述阵列辐射方向图的激励值。

可选的，所述采样模块还用于：

在所述目标辐射方向图中设定基准采样区域，在所述基准采样区域中选择多个采样点；

对所述基准采样区域进行n次外扩，得到n个外扩采样区域，在第n个外扩采样区域中选择多个采样点，所述n为正整数。

可选的，所述基准采样区域为满足

的采样点所在的区域；其中，θ表示采样点的空间方向与z轴正半轴所成夹角，

表示采样点的空间方向与x轴正半轴所成夹角,θ₁表示所述基准采样区域对应的最大预设θ；

所述第n个外扩采样区域为满足

的采样点所在的区域；其中，θ₁<θ₂<…<θ_n，θ_n表示所述第n个外扩采样区域对应的最大预设θ。

可选的，位于同一采样区域的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应一个第一系数，所述第一系数的大小是根据每个采样区域对应的权重进行调整的；

位于同一采样区域的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应一个第二系数，所述第二系数的大小是根据每个采样区域对应的权重进行调整的。

可选的，所述目标函数为：

其中，I表示所要求解的激励幅值，a表示所要求解的激励相位，Q表示采样区域的数量，k表示每个采样区域对应的标号，N表示采样区域k中在θ方向确定的采样点的数量，M表示采样区域k中在

方向确定的采样点的数量，

表示阵列辐射方向图中采样点

的辐射特性值表达式，

表示目标辐射方向图中采样点

的目标辐射特性值，K_k1表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应的第一系数，K_k2表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应的第二系数，

表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的方差表达式。

应用本发明所示实施例，通过对目标辐射方向图进行多次采样，尽可能地使阵列辐射方向图近似目标辐射方向图，减小阵列辐射方向图的激励值求解误差；针对每个采样点，构建阵列辐射方向图中该采样点的辐射特性值表达式与目标辐射方向图中该采样点的目标辐射特性值表达式的差值表达式，并构建每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、以及每个采样点对应的差值表达式的方差表达式，一方面，结合每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、每个采样点对应的差值表达式的方差表达式构建目标函数，可以降低得到错误解的概率，另一方面，在该目标函数中引入第一系数、第二系数，可以降低计算过程中较小值对最终求解结果的影响，以得到更准确的阵列辐射方向图的激励值，使阵列的辐射特性尽可能符合期望的辐射特性。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本发明实施例提供的阵列辐射方向图的激励值求解方法的一种流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种阵列辐射方向图的激励值求解装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种阵列辐射方向图的激励值求解方法及装置，该方法及装置可以应用于各种电子设备，具体不做限定。下面首先对该阵列辐射方向图的激励值求解方法进行详细介绍。以下方法实施例中的各个步骤按照合乎逻辑的顺序执行即可，步骤标号或者对各步骤进行介绍的先后顺序，并不对各步骤的执行顺序构成限定。

图1为本发明实施例提供的阵列辐射方向图的激励值求解方法的一种流程示意图，包括：

S110：获取目标辐射方向图。

目标辐射方向图用于表示期望的阵列天线的辐射特性随空间方向的变化关系。

S120：在目标辐射方向图中，确定多个不同的采样点、以及每个采样点对应的目标辐射特性值。

举例来说，在表示采样点在三维空间的位置时可以采用球坐标系。球坐标系是三维坐标系的一种，可以用于确定三维空间中点的位置，一般情况下，用

来表示某一个点在三维空间的位置，其中，r表示坐标系原点到该点的距离，θ表示原点到该点的连线与z轴正半轴所成夹角，

表示原点到该点的连线与x轴正半轴所成夹角。由于阵列天线的辐射方向图通常讨论的是在远场半径为常数的大球面上的辐射特性随空间方向的变化关系，因此，坐标系原点到采样点的距离可以忽略不计，用

来表示采样点在三维空间的位置即可。

举例来说，如果目标辐射方向图是一个平面方向图，那么该目标辐射方向图中每个采样点对应的目标辐射特性值可以是相同的值，举个简单的例子，可以将每个采样点对应的目标辐射特性值均设定为1；如果目标辐射方向图是一个余弦形式的方向图，那么该目标辐射方向图中每个采样点对应的目标辐射特性值表达式为

其中，θ表示采样点的空间方向与z轴正半轴所成夹角，

表示采样点的空间方向与x轴正半轴所成夹角，将表示采样点在三维空间的位置

的θ值和

值代入

得到对应的具体值，即为该采样点对应的目标辐射特性值。

一种实施方式中，在目标辐射方向图中，确定多个不同的采样点，可以包括：在目标辐射方向图中设定基准采样区域，在基准采样区域中选择多个采样点；对基准采样区域进行n次外扩，得到n个外扩采样区域，在第n个外扩采样区域中选择多个采样点，n为正整数。

本实施方式中，一种情况下，需要保证每个外扩采样区域都是包含基准采样区域的，也就是说，在每个外扩采样区域中选择多个采样点时，都需要再次在基准区域中选择多个采样点，并且，还需要保证最大的采样区域至少大于目标辐射方向图所涉及的整个区域。由于很难确定实际的阵列在多大的范围内可以产生与目标辐射方向图近似的阵列辐射方向图，通过采取逐渐扩大采样范围的方式，在目标辐射方向图中确定出多个不同的采样区域，并在不同的采样区域进行多次采样，这样，可以尽量减少出现采样范围确定得过大或过小的情况，以此降低采样范围对最终的阵列辐射方向图的激励值的求解结果的影响。

一种实施方式中，基准采样区域可以为满足

的采样点所在的区域；其中，θ表示采样点的空间方向与z轴正半轴所成夹角，

表示采样点的空间方向与x轴正半轴所成夹角,θ₁表示基准采样区域对应的最大预设θ；第n个外扩采样区域可以为满足

的采样点所在的区域；其中，θ₁<θ₂<…<θ_n，θ_n表示第n个外扩采样区域对应的最大预设θ。

一种情况下，在设定基准采样区域时，可以根据目标辐射方向图中最大辐射波束的形状在空间所涉及的区域与z轴正半轴所成夹角的大小，来确定θ₁的值。或者，另一种情况下，也可以将θ₁确定为任意一个较小的角度值，例如，可以将θ₁设定为15°，则θ的取值范围为0<θ<15°。可以将

的取值范围始终固定为

那么在对基准采样区域进行外扩时，仅需改变θ的取值范围即可，每次改变的角度量可以相同，也可以不同，这里不做限定，只要保证每次外扩后的θ的取值范围比原来的θ的取值范围大即可，方案实施起来比较简单、灵活。

S130：构建阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式。

阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式中包括实际的阵列天线中不同位置的阵元在该采样点处对应的辐射特性值、实际的阵列天线中不同位置的阵元在该采样点处所产生的相位差值、以及表示实际的阵列天线中不同位置的阵元的待求解激励幅相值参数。

举例来说，如果实际的阵列天线是均匀排列的平面阵列，那么该阵列天线对应的阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式可以根据如下公式1得到：

公式1中，

表示实际的阵列天线中位于第m行第n列的阵元在采样点

处对应的辐射特性值；

表示实际的阵列天线中位于第m行第n列的阵元在采样点

处所产生的相位差值，其中，d_x表示实际的阵列天线的行宽，d_y表示实际的阵列天线的列宽，j表示复数的虚数单位，k表示自由空间中电磁波波数；A_mn表示实际的阵列天线中位于第m行第n列的阵元的待求解激励幅相值参数；H表示实际的阵列天线的总行数；L表示实际的阵列天线的总列数。

一种情况下，表示实际的阵列天线中位于第m行第n列的阵元的待求解激励幅相值参数A_mn还可以表示为(Ie^ja)_mn，其中，I表示待求解的激励幅值，a表示待求解的激励相位，j表示复数的虚数单位。

S140：针对每个采样点，构建阵列辐射方向图中该采样点的辐射特性值表达式与目标辐射方向图中该采样点的目标辐射特性值的差值表达式。

S150：构建每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、以及每个采样点对应的差值表达式的方差表达式。

S160：构建目标函数。

目标函数中包括每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、每个采样点对应的差值表达式的方差表达式、第一系数以及第二系数。

一种实施方式中，位于同一采样区域的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应一个第一系数，该第一系数的大小是根据每个采样区域对应的权重进行调整的；位于同一采样区域的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应一个第二系数，该第二系数的大小是根据每个采样区域对应的权重进行调整的。

举例来说，一种情况下，如果基准采样区域是根据目标辐射方向图中最大辐射波束的形状在空间所涉及的区域来设定的，则可以将基准采样区域对应的权重设定得相对较大，相应的，可以将位于基准采样区域的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应的第一系数的大小、位于基准采样区域的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应的第二系数的大小也设定得相对较大；如果第5个外扩采样区域已经大于目标辐射方向图所涉及的整个区域，则可以将第5个外扩采样区域对应的权重设定得相对较小，相应的，可以将位于第5个外扩采样区域的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应的第一系数的大小、位于第5个外扩采样区域的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应的第二系数的大小也设定得相对较小。

或者，另一种情况下，如果实施过程中发现在基准采样区域的采样对最终的阵列辐射方向图的激励值的求解结果的影响相对较大，则可以将基准采样区域对应的权重调整得相对较大，相应的，可以将位于基准采样区域的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应的第一系数的大小、位于基准采样区域的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应的第二系数的大小也调整得相对较大；如果实施过程中发现在第5个外扩采样区域的采样对最终的阵列辐射方向图的激励值的求解结果的影响相对较小，则可以将第5个外扩采样区域对应的权重调整得相对较小，相应的，可以将位于第5个外扩采样区域的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应的第一系数的大小、位于第5个外扩采样区域的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应的第二系数的大小也调整得相对较小。

通过根据每个采样区域对应的权重调整第一系数的大小、第二系数的大小，使得在每个采样区域进行的多次采样对最终的阵列辐射方向图的激励值的求解结果的影响不同，即使第一次求解结果为错误解，也可以通过重新调整第一系数的大小及第二系数的大小来获得新的求解结果，以得到更准确的阵列辐射方向图的激励值。

一种实施方式中，目标函数可以用公式2来表示：

公式2中，I表示所要求解的激励幅值，a表示所要求解的激励相位，Q表示采样区域的数量，k表示每个采样区域对应的标号，N表示采样区域k中在θ方向确定的采样点的数量，M表示采样区域k中在

方向确定的采样点的数量，

表示阵列辐射方向图中采样点

的辐射特性值表达式，

表示目标辐射方向图中采样点

的目标辐射特性值，K_k1表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应的第一系数，K_k2表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应的第二系数，

表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的方差表达式。

举例来说，可以将基准采样区域的标号设为1，即基准采样区域为采样区域1；将第1个外扩采样区域的标号设为2，即第1个外扩采样区域为采样区域2；将第2个外扩采样区域的标号设为3，即第2个外扩采样区域为采样区域3······以此类推，第n个外扩采样区域对应的标号为(n+1)，可以理解的，这种情况下，采样区域的数量Q＝n+1。

一方面，结合每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、每个采样点对应的差值表达式的方差表达式构建目标函数，可以降低得到错误解的概率，另一方面，在该目标函数中引入第一系数、第二系数，可以降低计算过程中较小值对最终求解结果的影响，而且，通过根据每个采样区域对应的权重调整第一系数的大小、第二系数的大小，使得在每个采样区域进行的多次采样对最终的阵列辐射方向图的激励值的求解结果的影响不同，即使第一次求解结果为错误解，也可以通过重新调整每个采样区域的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应的第一系数的大小，以及重新调整每个采样区域的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应的第二系数的大小，来获得新的求解结果，以得到更准确的阵列辐射方向图的激励值。

S170：求解使目标函数得到最小值的激励幅相值，作为阵列辐射方向图的激励值。

应用本发明实施例，通过对目标辐射方向图进行多次采样，尽可能地使阵列辐射方向图近似目标辐射方向图，减小阵列辐射方向图的激励值求解误差；针对每个采样点，构建阵列辐射方向图中该采样点的辐射特性值表达式与目标辐射方向图中该采样点的目标辐射特性值表达式的差值表达式，并构建每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、以及每个采样点对应的差值表达式的方差表达式，一方面，结合每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、每个采样点对应的差值表达式的方差表达式构建目标函数，可以降低得到错误解的概率，另一方面，在该目标函数中引入第一系数、第二系数，可以降低计算过程中较小值对最终求解结果的影响，以得到更准确的阵列辐射方向图的激励值，使阵列的辐射特性尽可能符合期望的辐射特性。

与上述方法实施例相对应，本发明实施例还提供了一种阵列辐射方向图的激励值求解装置，参考图2所示，包括：

获取模块210，用于获取目标辐射方向图，该目标辐射方向图用于表示期望的阵列天线的辐射特性随空间方向的变化关系。

采样模块220，用于在目标辐射方向图中，确定多个不同的采样点、以及每个采样点对应的目标辐射特性值。

一种实施方式中，采样模块220还用于：在目标辐射方向图中设定基准采样区域，在基准采样区域中选择多个采样点；对基准采样区域进行n次外扩，得到n个外扩采样区域，在第n个外扩采样区域中选择多个采样点，n为正整数。

采取逐渐扩大采样范围的方式，在目标辐射方向图中确定出多个不同的采样区域，保证最大的采样区域至少大于目标辐射方向图所涉及的整个区域，并在不同的采样区域进行多次采样，以此降低采样范围对最终的阵列辐射方向图的激励值的求解结果的影响。

一种实施方式中，基准采样区域可以为满足

的采样点所在的区域；其中，θ表示采样点的空间方向与z轴正半轴所成夹角，

表示采样点的空间方向与x轴正半轴所成夹角,θ₁表示基准采样区域对应的最大预设θ；第n个外扩采样区域可以为满足

的采样点所在的区域；其中，θ₁<θ₂<…<θ_n，θ_n表示第n个外扩采样区域对应的最大预设θ。

固定

的取值范围，在对基准采样区域进行外扩时，就只需要改变θ的取值范围，并保证每次外扩后的θ的取值范围比原来的θ的取值范围大即可，方案实施起来比较简单、灵活。

第一函数构建模块230，用于构建阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式，其中，阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式中包括实际的阵列天线中不同位置的阵元在该采样点处对应的辐射特性值、实际的阵列天线中不同位置的阵元在该采样点处所产生的相位差值、以及表示实际的阵列天线中不同位置的阵元的待求解激励幅相值参数。

第二函数构建模块240，用于针对每个采样点，构建阵列辐射方向图中该采样点的辐射特性值表达式与目标辐射方向图中该采样点的目标辐射特性值的差值表达式。

第三函数构建模块250，用于构建每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、以及每个采样点对应的差值表达式的方差表达式；

第四函数构建模块260，用于构建目标函数，其中，目标函数中包括每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、每个采样点对应的差值表达式的方差表达式、第一系数以及第二系数。

一种实施方式中，位于同一采样区域的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应一个第一系数，该第一系数的大小是根据每个采样区域对应的权重进行调整的；位于同一采样区域的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应一个第二系数，该第二系数的大小是根据每个采样区域对应的权重进行调整的。

通过根据每个采样区域对应的权重调整第一系数的大小、第二系数的大小，使得在每个采样区域进行的多次采样对最终的阵列辐射方向图的激励值的求解结果的影响不同，即使第一次求解结果为错误解，也可以通过重新调整第一系数的大小及第二系数的大小来获得新的求解结果，以得到更准确的阵列辐射方向图的激励值。

一种实施方式中，目标函数可以用公式2来表示：

方法实施例中详细介绍了公式2中各参数表示的物理含义，此处不再赘述。

一方面，结合每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、每个采样点对应的差值表达式的方差表达式构建目标函数，可以降低得到错误解的概率，另一方面，在该目标函数中引入第一系数、第二系数，可以降低计算过程中较小值对最终求解结果的影响，而且，通过根据每个采样区域对应的权重调整第一系数的大小、第二系数的大小，使得在每个采样区域进行的多次采样对最终的阵列辐射方向图的激励值的求解结果的影响不同，即使第一次求解结果为错误解，也可以通过重新调整每个采样区域的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应的第一系数的大小，以及重新调整每个采样区域的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应的第二系数的大小，来获得新的求解结果，以得到更准确的阵列辐射方向图的激励值。

计算模块270，用于求解使目标函数得到最小值的激励幅相值，作为阵列辐射方向图的激励值。

应用本发明实施例，通过对目标辐射方向图进行多次采样，尽可能地使阵列辐射方向图近似目标辐射方向图，减小阵列辐射方向图的激励值求解误差；针对每个采样点，构建阵列辐射方向图中该采样点的辐射特性值表达式与目标辐射方向图中该采样点的目标辐射特性值表达式的差值表达式，并构建每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、以及每个采样点对应的差值表达式的方差表达式，一方面，结合每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、每个采样点对应的差值表达式的方差表达式构建目标函数，可以降低得到错误解的概率，另一方面，在该目标函数中引入第一系数、第二系数，可以降低计算过程中较小值对最终求解结果的影响，以得到更准确的阵列辐射方向图的激励值，使阵列的辐射特性尽可能符合期望的辐射特性。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种阵列辐射方向图的激励值求解方法，其特征在于，包括：

获取目标辐射方向图，所述目标辐射方向图用于表示期望的阵列天线的辐射特性随空间方向的变化关系；

在所述目标辐射方向图中，确定多个不同的采样点、以及每个采样点对应的目标辐射特性值；

构建阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式，所述阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式中包括实际的阵列天线中不同位置的阵元在该采样点处对应的辐射特性值、所述不同位置的阵元在该采样点处所产生的相位差值、以及表示所述不同位置的阵元的待求解激励幅相值参数；

针对每个采样点，构建阵列辐射方向图中该采样点的辐射特性值表达式与目标辐射方向图中该采样点的目标辐射特性值的差值表达式；

构建每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、以及每个采样点对应的差值表达式的方差表达式；

构建目标函数，所述目标函数中包括所述每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、所述每个采样点对应的差值表达式的方差表达式、第一系数以及第二系数；

求解使所述目标函数得到最小值的激励幅相值，作为所述阵列辐射方向图的激励值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述目标辐射方向图中，确定多个不同的采样点，包括：

在所述目标辐射方向图中设定基准采样区域，在所述基准采样区域中选择多个采样点；

对所述基准采样区域进行n次外扩，得到n个外扩采样区域，在第n个外扩采样区域中选择多个采样点，所述n为正整数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基准采样区域为满足

的采样点所在的区域；其中，θ表示采样点的空间方向与z轴正半轴所成夹角，

表示采样点的空间方向与x轴正半轴所成夹角,θ₁表示所述基准采样区域对应的最大预设θ；

所述第n个外扩采样区域为满足

的采样点所在的区域；其中，θ₁<θ₂<…<θ_n，θ_n表示所述第n个外扩采样区域对应的最大预设θ。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，位于同一采样区域的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应一个第一系数，所述第一系数的大小是根据每个采样区域对应的权重进行调整的；

位于同一采样区域的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应一个第二系数，所述第二系数的大小是根据每个采样区域对应的权重进行调整的。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标函数为：

其中，I表示所要求解的激励幅值，a表示所要求解的激励相位，Q表示采样区域的数量，k表示每个采样区域对应的标号，N表示采样区域k中在θ方向确定的采样点的数量，M表示采样区域k中在

方向确定的采样点的数量，

表示阵列辐射方向图中采样点

的辐射特性值表达式，

表示目标辐射方向图中采样点

的目标辐射特性值，K_k1表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应的第一系数，K_k2表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应的第二系数，

表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的方差表达式。

6.一种阵列辐射方向图的激励值求解装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取目标辐射方向图，所述目标辐射方向图用于表示期望的阵列天线的辐射特性随空间方向的变化关系；

采样模块，用于在所述目标辐射方向图中，确定多个不同的采样点、以及每个采样点对应的目标辐射特性值；

第一函数构建模块，用于构建阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式，所述阵列辐射方向图中每个采样点的辐射特性值表达式中包括实际的阵列天线中不同位置的阵元在该采样点处对应的辐射特性值、所述不同位置的阵元在该采样点处所产生的相位差值、以及表示所述不同位置的阵元的待求解激励幅相值参数；

第二函数构建模块，用于针对每个采样点，构建阵列辐射方向图中该采样点的辐射特性值表达式与目标辐射方向图中该采样点的目标辐射特性值的差值表达式；

第三函数构建模块，用于构建每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、以及每个采样点对应的差值表达式的方差表达式；

第四函数构建模块，用于构建目标函数，所述目标函数中包括所述每个采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式、所述每个采样点对应的差值表达式的方差表达式、第一系数以及第二系数；

计算模块，用于求解使所述目标函数得到最小值的激励幅相值，作为所述阵列辐射方向图的激励值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述采样模块还用于：

在所述目标辐射方向图中设定基准采样区域，在所述基准采样区域中选择多个采样点；

对所述基准采样区域进行n次外扩，得到n个外扩采样区域，在第n个外扩采样区域中选择多个采样点，所述n为正整数。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述基准采样区域为满足

的采样点所在的区域；其中，θ表示采样点的空间方向与z轴正半轴所成夹角，

表示采样点的空间方向与x轴正半轴所成夹角,θ₁表示所述基准采样区域对应的最大预设θ；

所述第n个外扩采样区域为满足

的采样点所在的区域；其中，θ₁<θ₂<…<θ_n，θ_n表示所述第n个外扩采样区域对应的最大预设θ。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，位于同一采样区域的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应一个第一系数，所述第一系数的大小是根据每个采样区域对应的权重进行调整的；

位于同一采样区域的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应一个第二系数，所述第二系数的大小是根据每个采样区域对应的权重进行调整的。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述目标函数为：

其中，I表示所要求解的激励幅值，a表示所要求解的激励相位，Q表示采样区域的数量，k表示每个采样区域对应的标号，N表示采样区域k中在θ方向确定的采样点的数量，M表示采样区域k中在

方向确定的采样点的数量，

表示阵列辐射方向图中采样点

的辐射特性值表达式，

表示目标辐射方向图中采样点

的目标辐射特性值，K_k1表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的绝对值的和表达式对应的第一系数，K_k2表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的方差表达式对应的第二系数，

表示位于采样区域k的采样点对应的差值表达式的方差表达式。

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