CN116720287A - 一种基于多馈源的天线单元方向图数值综合方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多馈源的天线单元方向图数值综合方法及系统，所述方法包括以下步骤：获取天线单元的特征模式电流分布，根据特征模式电流分布确定天线单元馈源的形式、个数和位置；提取多个天线单元馈源对应的天线有源方向图；利用方向图乘积定理将多个天线有源方向图进行数值综合，得到天线单元总辐射方向图；根据待优化性能指标，从天线单元总辐射方向图中提取目标函数；基于目标函数，运用遗传算法优化多个天线有源方向图的馈电幅度和相位，从而获得满足预设性能指标的天线单元方向图。本发明提出的天线单元方向图数值综合方法使用多个馈源，在馈源位置、馈源形式和数量的选取上具有较大灵活性，为天线设计提供更多可能性。
Description
技术领域
本发明属于天线技术领域，具体涉及一种基于多馈源的天线单元方向图数值综合方法及系统。
背景技术
天线是无线电设备发射或接收电磁波的核心元器件之一，被广泛应用于移动通信、无人驾驶、智能交通、广播、电视、导航、定位、电子对抗、物流和仓储等领域。天线单元设计性能指标包括端口反射系数、增益、前后比和辐射方向图等。其中，远场辐射方向图是获得一些重要辐射性能参数的基础；同时，针对天线单元方向图综合理论和方法的研究很少。天线单元方向图综合面临综合效率低、综合难度大和综合精度低等问题，使得天线单元设计效率低下，天线研发成本较高。因而，对天线单元方向图快速、精确的综合方法研究具有重要社会价值和经济价值。
天线单元方向图现有综合方法主要有三种。第一种是试错法和扫参法。即天线研发人员根据对所设计的天线的认知和经验，利用仿真工具进行扫参、试错，或对试验产品进行手工调试等方式寻找影响天线性能的结构及参数。这种综合方法依赖于设计者的经验，经常需要借助大量参数分析与优化，进而消耗大量时间与计算资源。因此，天线单元方向图的综合效率较低，极大地延长天线研发周期。第二种是将各种优化方法（例如遗传算法、粒子群算法和神经网络算法等）与电磁场数值计算方法或电磁仿真软件结合，通过优化算法“指导”电磁仿真寻求最优设计。这种综合方法通过计算机自身计算能力实现天线设计的自动化或半自动化设计。只需要选取合适的寻优策略，就能在多结构参数的天线综合过程中发挥极大优越性。然而，基于优化方法的天线综合技术需要频繁调用电磁求解器对天线性能进行评估和优化，往往需要几百次甚至几千次迭代，进而带来巨大的计算资源开销和冗长的仿真时间。第三种是特征模分析方法。特征模分析方法具有清晰的物理概念，能从本质上对天线辐射机理进行合理的分析与解释。但是，由于主要特征电流选取策略和馈电结构的设计直接影响基于特征模理论的天线方向图综合的精度。所以，迄今为止并没有特征电流选取策略和易操作的馈电结构设计方法能保证方向图综合的精度。现有三种综合方法并没有解决天线单元方向图综合效率低、综合难度大和综合精度低等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于多馈源的天线单元方向图数值综合方法及系统，在天线单元辐射结构上设置多个馈源，提取每个馈源单独馈电时的有源方向图作为子波束，利用方向图乘积定理将多个子波束综合成天线单元方向图，通过对多个子波束馈电幅度和相位进行优化，获得对目标天线单元方向图的逼近。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于多馈源的天线单元方向图数值综合方法，包括以下步骤：
获取天线单元的特征模式电流分布，根据所述特征模式电流分布确定天线单元馈源的形式、个数和位置；
提取多个所述天线单元馈源对应的天线有源方向图；
利用方向图乘积定理将多个所述天线有源方向图进行数值综合，得到天线单元总辐射方向图；
根据待优化性能指标，从所述天线单元总辐射方向图中提取目标函数；
基于所述目标函数，运用遗传算法优化多个所述天线有源方向图的馈电幅度和相位，从而获得满足预设性能指标的天线单元方向图。
优选的，根据所述特征模式电流分布确定天线单元馈源的形式、个数和位置的方法包括：
利用特征模分析方法对天线单元辐射结构进行模式观察；
在不同特征模式对应电流最大/最小处设置感性/容性馈源，确定天线单元馈源的形式、个数和位置。
优选的，提取多个所述天线单元馈源对应的天线有源方向图的方法包括：
对每个天线单元馈源单独馈电，同时对除所述天线单元馈源外的其他天线单元馈源接匹配负载，通过仿真软件提取出各天线单元馈源包含幅度和相位信息的天线有源方向图。
优选的，利用方向图乘积定理将多个所述天线有源方向图进行数值综合，得到天线单元总辐射方向图的方法包括：
将提取的多个天线单元馈源对应的天线有源方向图代入方向图乘积定理公式中，进而获得综合的天线单元方向图，即天线单元总辐射方向图；
其中，所述方向图乘积定理公式为：，其中/>表示总辐射方向图，N表示天线阵列中天线单元个数，/>是第n个天线单元方向图，/>为第n个天线单元阵因子；阵因子数学表达式为：/>，其中/>，/>分别表示第n个天线单元馈电幅度和相位，/>和/>表示第n个天线单元空间位置坐标，/>代表电磁波自由空间波数，/>是与正向z轴的夹角，/>是与正向/>轴的夹角。
优选的，基于所述目标函数，运用传统遗传算法优化多个所述天线有源方向图的馈电幅度和相位的方法包括：
通过设置目标函数方式从所述综合的天线单元方向图中提取待优化性能指标的数学模型，通过优化各天线有源方向图馈电的幅度和相位，获得待优化性能指标的最优化。
本发明还提供了一种基于多馈源的天线单元方向图数值综合系统，包括：确定模块、第一提取模块、综合模块、第二提取模块和优化模块；
所述确定模块用于获取天线单元的特征模式电流分布，根据所述特征模式电流分布确定天线单元馈源的形式、个数和位置；
所述第一提取模块用于提取多个所述天线单元馈源对应的天线有源方向图；
所述综合模块用于利用方向图乘积定理将多个所述天线有源方向图进行数值综合，得到天线单元总辐射方向图；
所述第二提取模块用于根据待优化性能指标，从所述天线单元总辐射方向图中提取目标函数；
所述优化模块用于基于所述目标函数，运用遗传算法优化多个所述天线有源方向图的馈电幅度和相位，从而获得满足预设性能指标的天线单元方向图。
优选的，所述确定模块中，根据所述特征模式电流分布确定天线单元馈源的形式、个数和位置的过程包括：
利用特征模分析方法对天线单元辐射结构进行模式观察；
在不同特征模式对应电流最大/最小处设置感性/容性馈源，确定天线单元馈源的形式、个数和位置。
优选的，所述第一提取模块中，提取多个所述天线单元馈源对应的天线有源方向图的过程包括：
对每个天线单元馈源单独馈电，同时对除所述天线单元馈源外的其他天线单元馈源接匹配负载，通过仿真软件提取出各天线单元馈源包含幅度和相位信息的天线有源方向图。
优选的，所述综合模块中，利用方向图乘积定理将多个所述天线有源方向图进行数值综合，得到天线单元总辐射方向图的过程包括：
将提取的多个天线单元馈源对应的天线有源方向图代入方向图乘积定理公式中，进而获得综合的天线单元方向图，即天线单元总辐射方向图；
其中，所述方向图乘积定理公式为：，其中/>表示总辐射方向图，N表示天线阵列中天线单元个数，/>是第n个天线单元方向图，/>为第n个天线单元阵因子；阵因子数学表达式为：/>，其中/>，/>分别表示第n个天线单元馈电幅度和相位，/>和/>表示第n个天线单元空间位置坐标，/>代表电磁波自由空间波数，/>是与正向z轴的夹角，/>是与正向/>轴的夹角。
优选的，所述优化模块中，基于所述目标函数，运用传统遗传算法优化多个所述天线有源方向图的馈电幅度和相位的过程包括：
通过设置目标函数方式从所述综合的天线单元方向图中提取待优化性能指标的数学模型，通过优化各天线有源方向图馈电的幅度和相位，获得待优化性能指标的最优化。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提出了一种高效率、高精度天线单元辐射方向图数值综合方法。与现有技术相比，本发明使用的有源方向图考虑所有特征模式对天线方向图的影响，不需要设置特征模式选取策略，极大降低综合难度，同时提高综合精度；利用方向图乘积定理，首次使用天线阵列的思想去设计天线单元，不需要大规模参数分析和复杂优化算法，极大降低综合难度，提高综合效率。
本发明提出的天线单元方向图数值综合方法使用多个馈源，在馈源位置、馈源形式和数量的选取上具有较大灵活性，为天线设计提供更多可能性。
本发明提出了一种简单的、系统的、可靠的、易于研发人员掌握的天线单元方向图数值综合方法。为天线设计人员提供了完整的天线单元辐射方向图综合设计步骤，为天线单元方向图综合设计提供指导。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于多馈源的天线单元方向图数值综合方法的示意图；
图2为本发明一种基于多馈源的天线单元方向图数值综合方法的流程图；
图3为本发明验证的天线单元结构及其特征模分析的示意图；
图4为本发明的效果验证图；
图5为天线单元馈电网络结构图。
附图标记：1-同轴外导体，2-微带巴伦馈线，3-辐射贴片。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
方向图乘积定理是天线阵列基本理论之一。它是指天线阵列总辐射方向图为天线单元的方向图乘以阵因子方向图，数学表述为：
， （1）
其中表示总辐射方向图，N表示天线阵列中天线单元个数，/>是第n个天线单元方向图，/>为第n个天线单元阵因子。阵因子数学表达式为：
， （2）
其中，，/>分别表示第n个天线单元馈电幅度和相位，/>和/>表示第n个天线单元空间位置坐标，/>代表电磁波自由空间波数，/>是与正向z轴的夹角，/>是与正向/>轴的夹角。
从上述天线阵列方向图乘积定理可知，将公式（2）中所有天线单元空间位置坐标均设置为0同时保留原天线阵列的多个馈源即可得到一种天线单元方向图综合新方法，如图1所示。本发明提出了一种基于多馈源的天线单元方向图数值综合方法，其核心思想为：利用不同位置和不同形式的多个馈电分别获得不同辐射性能的多个子波束，通过优化这些子波束馈电幅度和相位获得满足要求的天线单元方向图。该方法首次将天线阵列理论中方向图乘积定理运用到天线单元方向图综合设计中。该方法流程如图2所示，其具体实施步骤如下。
步骤1：通过仿真软件获得天线单元特征模式电流分布，根据特征模式电流分布确定天线单元馈源的形式、个数和位置，即在电流最大处采用感性耦合馈电形式，在电流最小处采用容性耦合馈电。
步骤2：对每一个馈源单独馈电（其他馈源接匹配负载）时，导出该馈电对应的天线有源方向图。
步骤3：利用公式（1）方向图乘积定理将导出的多个有源方向图进行数值综合，得到天线单元总辐射方向图。
步骤4：根据待优化性能指标，从步骤3中综合的天线单元方向图提取目标函数。
步骤5：运用遗传算法优化多个子波束的馈电幅度和相位，从而获得满足预设性能指标的天线单元方向图。
步骤6：根据优化所得的馈电幅度和相位设计功分网络。
进一步地，本发明使用多个馈源激励同一个天线辐射结构，具体实施为，首先利用特征模分析分析方法对天线辐射结构进行模式观察；在不同特征模式对应电流最大/最小处设置感性/容性馈源。该技术方案目的在于确定馈电形式、数量与位置。该技术方案优点在于较快、较准确地设置多个馈源。
进一步地，本发明使用有源方向图作为子波束用来综合天线单元方向图，具体实施为，对每个馈源单独馈电，同时其他馈源接匹配负载，通过软件提取出各馈源包含幅度和相位信息的有源方向图。该技术方法目的为后续天线单元方向图综合提供子波束。该技术方案优点在于考虑所有特征模式对天线方向图的影响，不需要设置特征模式和特征电流选取策略，极大降低天线方向图综合难度，提高综合精度。
进一步地，本发明首次将天线阵列方向图乘积定理应用于天线单元方向图综合上，具体实施为，将提取的多个馈源对应的有源方向图代入方向图乘积定理公式中，进而获得综合的天线单元方向图。
进一步地，本发明利用传统遗传算法对天线单元方向图的各项性能指标进行优化，具体实施为，通过设置目标函数方式从上述综合的方向图提取待优化性能指标的数学模型，通过优化各子波束馈电的幅度和相位获得待优化性能指标的最优化。
为了验证本发明中方法的有效性和高精度，图3所示为工作在第五代移动通信（5G）频段的双极化基站天线辐射结构及其特征模式电流分析。图中实线圆圈区域部分为特征电流分布的最小处，在这四个位置采用容性耦合馈电就可以激励起需要的模式。
以下为三个具体实例的详细实施步骤。
实施例一：
本实例所采用的天线单元模型是一个含有四个馈源的双极化天线单元，设定目标方向图的半功率波束宽度（HPBW）为，主波束方向（/>）为/>，其中/>，且代表与正向z轴的夹角。该实例利用本发明方法综合出来的方向图的HPBW为/>，主波束在/>的方向。具体步骤如下：
步骤1：根据特征模式电流分布来确定天线馈源形式、个数和位置。图3中四个实线圆圈区域部分为电流最小的位置，在这四个位置分别采用巴伦+同轴的方式进行耦合馈电。
步骤2：利用仿真软件提取多个馈源对应的有源方向图。分别对天线的一个馈源单独馈电（其他馈电接匹配负载），即把四个馈电的幅度分别设置为1，0，0，0，第二个单独馈电时为0，1，0，0，另外两个同理，导出四个含有相位信息的有源方向图，这里本实施例用来表示四个分别馈电时的有源方向图。
步骤3：利用方向图乘积定理将导出的四个有源方向图综合成天线单元方向图。将步骤2中导出的四个有源方向图带入到式（1）中，最后综合得到天线总辐射方向图。
步骤4：根据目标方向图待优化的性能参数，半功率波束宽度为，主波束方向为/>，从步骤3的综合方向图/>中提取目标函数/>和/>，其中/>，，/>为待优化综合方向图的主波束方向，/>为目标方向图的主波束方向，在该实例中/>，而/>为待优化综合方向图的半功率波束宽度，/>为目标方向图的半功率波束宽度，在该实例中/>。
步骤5：运用遗传算法对目标函数G1和G2进行优化，使其越趋近于0越好。而对目标函数的优化实际就是对多个子波束（步骤2中导出的四个有源方向图）的馈电幅度和相位进行优化，具体操作为随机初始化种群，种群是一个的矩阵，前四列是四个馈电的幅度，后四列是四个馈电的相位，每一个染色体（种群的每一行）就是一个完整的馈电幅度和相位，从而综合出与馈电幅度和相位对应的方向图，也即是一个馈电相位和幅度（表现为种群的一行）对应一个综合方向图，得到该综合方向图的性能参数指标（包括主波束方向/>和半功率波束宽度/>），使其半功率波束宽度和主波束方向达到目标方向图的指标。如果初始化种群中未能找到满足目标方向图性能指标的染色体，则对初始化的种群进行选择、交叉和变异操作，从而产生新种群，再对新种群进行重复优化操作，直到输出满足目标方向图指标的染色体（最终的馈电幅度和相位）。
步骤6：最终得到优化出来的馈电幅度和相位,其值为：，其中前四列是四个馈源馈电的幅度，后四列是四个馈源馈电的相位。
实施例二
本实例所采用的天线单元模型与实例一相同，改变目标方向图的参数为：半功率波束宽度，主波束方向/>，其中的/>，且代表与正向z轴夹角。该实例利用本发明方法综合出来的方向图实现了/>，主波束在的方向。
由于其步骤大致与实例一一样，就不再赘述。下面只给出与实例一不同的地方：
在实例一步骤4中的目标函数和/>由于目标方向图的改变而改变，/>中的为目标方向图的主波束方向，在该实例中/>，/>。该实例最后优化出来的馈电幅度和相位记为/>，其值为：/>。
实施例三
本实例天线单元模型与实例一相同，改变目标方向图的参数为：半功率波束宽度为，主波束方向为/>，其中的/>，且代表与正向z轴夹角。该实例利用本发明方法综合出来的方向图实现了/>，主波束在的方向。
与实例二一样，由于其步骤与实例一几乎一样，在此就不再赘述。下面只给出与实例一不同的地方：
在实例一步骤4中的目标函数和/>由于目标方向图的改变而改变，/>中的为目标方向图的主波束方向，在该实例中/>，/>。该实例最后优化出来的馈电幅度和相位记为/>，其值为：/>。
图4是三个具体实例利用本发明方法优化所得的效果图。图中一共有6条曲线，分为两类：本发明方法综合结果和软件仿真结果。其中，三条线图是三个具体实例分别利用本发明方法综合出来的三个方向图，三条散点图是三个具体实例分别利用软件仿真得出的三个方向图。值得注意的是，三个具体实例的软件仿真结果和本发明方法综合结果在同一个目标方向图中是完美拟合的，这也验证了本发明综合方法是一种高精度的数值综合方法。图中是指主波束方向，HPBW是指半功率波束宽度。
本发明的三个具体实例中，将阵列天线中的方向图乘积定理应用于天线单元，仿真和综合的方向图完美拟合，实现了高精度的数值综合，最终综合方向图分别实现了：
1.在相同主波束方向上，半功率波束宽度分别实现了/>、/>的不同半功率波束宽度的方向图综合（实例一与实例二）。
2.在相近的半功率波束宽度、/>上实现不同的主波束方向，一个是在方向上，另一个是在/>上（实例二与实例三）。
图5的天线单元中包含了本发明方法根据优化所得的馈电幅度和相位设计的功分网络。该天线单元是一个四馈源双极化宽带天线，其组成部分包括一个辐射贴片，四跟同轴和四个微带巴伦。其中，四根同轴的外导体接辐射贴片，内导体接四个微带巴伦。
三个实例说明了该方法不仅能优化半功率波束宽度，还能优化主波束方向等方向图的性能参数，而且结果都与目标方向图的指标非常接近，说明本发明方法精度高。除此以外，本发明方法是一个简单、系统、可靠、易于研发人员掌握的天线单元方向图数值综合方法，为天线设计人员提出了完整的天线单元辐射方向图综合设计步骤。
实施例四
本发明还提供了一种基于多馈源的天线单元方向图数值综合系统，包括：确定模块、第一提取模块、综合模块、第二提取模块和优化模块；
确定模块用于获取天线单元的特征模式电流分布，根据特征模式电流分布确定天线单元馈源的形式、个数和位置；
第一提取模块用于提取多个天线单元馈源对应的天线有源方向图；
综合模块用于利用方向图乘积定理将多个天线有源方向图进行数值综合，得到天线单元总辐射方向图；
第二提取模块用于根据待优化性能指标，从天线单元总辐射方向图中提取目标函数；
优化模块用于基于目标函数，运用遗传算法优化多个天线有源方向图的馈电幅度和相位，从而获得满足预设性能指标的天线单元方向图。
在本实施例中，确定模块中，根据特征模式电流分布确定天线单元馈源的形式、个数和位置的过程包括：
利用特征模分析方法对天线单元辐射结构进行模式观察；
在不同特征模式对应电流最大/最小处设置感性/容性馈源，确定天线单元馈源的形式、个数和位置。
在本实施例中，第一提取模块中，提取多个天线单元馈源对应的天线有源方向图的过程包括：
对每个天线单元馈源单独馈电，同时对除单独馈电的天线单元馈源外的其他天线单元馈源接匹配负载，通过仿真软件提取出各天线单元馈源包含幅度和相位信息的天线有源方向图。
在本实施例中，综合模块中，利用方向图乘积定理将多个天线有源方向图进行数值综合，得到天线单元总辐射方向图的过程包括：
将提取的多个天线单元馈源对应的天线有源方向图代入方向图乘积定理公式中，进而获得综合的天线单元方向图，即天线单元总辐射方向图；
其中，所述方向图乘积定理公式为：，其中/>表示总辐射方向图，N表示天线阵列中天线单元个数，/>是第n个天线单元方向图，/>为第n个天线单元阵因子；阵因子数学表达式为：/>，其中/>，/>分别表示第n个天线单元馈电幅度和相位，/>和/>表示第n个天线单元空间位置坐标，/>代表电磁波自由空间波数，/>是与正向z轴的夹角，/>是与正向/>轴的夹角。
在本实施例中，优化模块中，基于目标函数，运用传统遗传算法优化多个所述天线有源方向图的馈电幅度和相位的过程包括：
通过设置目标函数方式从综合的天线单元方向图中提取待优化性能指标的数学模型，通过优化各天线有源方向图馈电的幅度和相位，获得待优化性能指标的最优化。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于多馈源的天线单元方向图数值综合方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取天线单元的特征模式电流分布，根据所述特征模式电流分布确定天线单元馈源的形式、个数和位置；
提取多个所述天线单元馈源对应的天线有源方向图；
利用方向图乘积定理将多个所述天线有源方向图进行数值综合，得到天线单元总辐射方向图；
根据待优化性能指标，从所述天线单元总辐射方向图中提取目标函数；
基于所述目标函数，运用遗传算法优化多个所述天线有源方向图的馈电幅度和相位，从而获得满足预设性能指标的天线单元方向图。
2.根据权利要求1所述的基于多馈源的天线单元方向图数值综合方法，其特征在于，根据所述特征模式电流分布确定天线单元馈源的形式、个数和位置的方法包括：
利用特征模分析方法对天线单元辐射结构进行模式观察；
在不同特征模式对应电流最大/最小处设置感性/容性馈源，确定天线单元馈源的形式、个数和位置。
3.根据权利要求1所述的基于多馈源的天线单元方向图数值综合方法，其特征在于，提取多个所述天线单元馈源对应的天线有源方向图的方法包括：
对每个天线单元馈源单独馈电，同时对除所述天线单元馈源外的其他天线单元馈源接匹配负载，通过仿真软件提取出各天线单元馈源包含幅度和相位信息的天线有源方向图。
4.根据权利要求1所述的基于多馈源的天线单元方向图数值综合方法，其特征在于，利用方向图乘积定理将多个所述天线有源方向图进行数值综合，得到天线单元总辐射方向图的方法包括：
将提取的多个天线单元馈源对应的天线有源方向图代入方向图乘积定理公式中，进而获得综合的天线单元方向图，即天线单元总辐射方向图；
其中，所述方向图乘积定理公式为：，其中/>表示总辐射方向图，/>表示天线阵列中天线单元个数，/>是第n个天线单元方向图，/>为第n个天线单元阵因子；阵因子数学表达式为：/>，其中/>，分别表示第n个天线单元馈电幅度和相位，/>和/>表示第n个天线单元空间位置坐标，代表电磁波自由空间波数，/>是与正向/>轴的夹角，/>是与正向/>轴的夹角。
5.根据权利要求4所述的基于多馈源的天线单元方向图数值综合方法，其特征在于，基于所述目标函数，运用传统遗传算法优化多个所述天线有源方向图的馈电幅度和相位的方法包括：
通过设置目标函数方式从所述综合的天线单元方向图中提取待优化性能指标的数学模型，通过优化各天线有源方向图馈电的幅度和相位，获得待优化性能指标的最优化。
6.一种基于多馈源的天线单元方向图数值综合系统，其特征在于，包括：确定模块、第一提取模块、综合模块、第二提取模块和优化模块；
所述确定模块用于获取天线单元的特征模式电流分布，根据所述特征模式电流分布确定天线单元馈源的形式、个数和位置；
所述第一提取模块用于提取多个所述天线单元馈源对应的天线有源方向图；
所述综合模块用于利用方向图乘积定理将多个所述天线有源方向图进行数值综合，得到天线单元总辐射方向图；
所述第二提取模块用于根据待优化性能指标，从所述天线单元总辐射方向图中提取目标函数；
所述优化模块用于基于所述目标函数，运用遗传算法优化多个所述天线有源方向图的馈电幅度和相位，从而获得满足预设性能指标的天线单元方向图。
7.根据权利要求6所述的基于多馈源的天线单元方向图数值综合系统，其特征在于，所述确定模块中，根据所述特征模式电流分布确定天线单元馈源的形式、个数和位置的过程包括：
利用特征模分析方法对天线单元辐射结构进行模式观察；
在不同特征模式对应电流最大/最小处设置感性/容性馈源，确定天线单元馈源的形式、个数和位置。
8.根据权利要求6所述的基于多馈源的天线单元方向图数值综合系统，其特征在于，所述第一提取模块中，提取多个所述天线单元馈源对应的天线有源方向图的过程包括：
对每个天线单元馈源单独馈电，同时对除所述天线单元馈源外的其他天线单元馈源接匹配负载，通过仿真软件提取出各天线单元馈源包含幅度和相位信息的天线有源方向图。
9.根据权利要求6所述的基于多馈源的天线单元方向图数值综合系统，其特征在于，所述综合模块中，利用方向图乘积定理将多个所述天线有源方向图进行数值综合，得到天线单元总辐射方向图的过程包括：
将提取的多个天线单元馈源对应的天线有源方向图代入方向图乘积定理公式中，进而获得综合的天线单元方向图，即天线单元总辐射方向图；
其中，所述方向图乘积定理公式为：，其中/>表示总辐射方向图，/>表示天线阵列中天线单元个数，/>是第n个天线单元方向图，/>为第n个天线单元阵因子；阵因子数学表达式为：/>，其中/>，分别表示第n个天线单元馈电幅度和相位，/>和/>表示第n个天线单元空间位置坐标，代表电磁波自由空间波数，/>是与正向/>轴的夹角，/>是与正向/>轴的夹角。
10.根据权利要求9所述的基于多馈源的天线单元方向图数值综合系统，其特征在于，所述优化模块中，基于所述目标函数，运用传统遗传算法优化多个所述天线有源方向图的馈电幅度和相位的过程包括：
通过设置目标函数方式从所述综合的天线单元方向图中提取待优化性能指标的数学模型，通过优化各天线有源方向图馈电的幅度和相位，获得待优化性能指标的最优化。
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