(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111661432.3 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 电子科技大 学 地址 610000 四川省成 都市高新区 （西区） 西源大道 2006号 (72)发明人 刘颜回　张宁　徐嘉威　杨仕文　 胡俊　 (74)专利代理 机构 四川省成 都市天策商标专利 事务所(有限合 伙) 51213 代理人 张秀敏 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 17/14(2006.01) (54)发明名称 基于多项式零点组合的线阵低副瓣双波束 泰勒综合方法 (57)摘要 本发明公开一种基于多项式零点组合的线 阵低副瓣双波束泰勒综合方法。 该方法基于传统 泰勒综合法， 包括以下步骤： 依据综合目标给定 线阵的阵元数目、 阵元间距、 工作频率、 副瓣参考 电平和期望的双波束指向； 利用切比雪夫多项式 得到期望波束指向的理想空间因子零点； 分别保 留其主瓣区零点来构成双波束主瓣， 使用辛格函 数零点替换其副瓣区零点来构成双波束副瓣； 调 整波瓣展宽因子同时对部分零点位置进行修正， 最终得到组合零点多项式即双波束泰勒空间因 子； 使用离散傅里叶变换法综合出该阵列的激励 分布。 该方法突破了传统单波束泰勒综合法的适 用局限， 相较于优化算法提供了激励的解析解， 具有更高的综合效率。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 114297863 A 2022.04.08 CN 114297863 A 1.一种基于多项式零点组合的线阵低副 瓣双波束泰勒综合方法， 其特征在于包括以下 步骤： 1)根据综合目标， 指定均匀直线阵列的阵元数目N、 单元形式、 单元间距d、 工作频率f、 阵列口径L； 2)预设副瓣 参考电平R0和两组具体的波 束指向θ1和 θ2； 3)假设一个理想线源， 根据目标副瓣参考电平R0， 依据传统泰勒综合 法利用切比雪 夫多 项式得到等副瓣的理想空间因子， 并对方向图进行扫描， 使其分别指向目标 方向θ1和 θ2； 4)引入波瓣展宽因子σ 来改造推导得到的理想空间因子， 提高其零点位置分布的自由 度； 同时分别得到波 束指向为θ1和 θ2的理想空间因子的零 点un1和un2； 5)已知辛格函数 保留波束指向为θ1和θ2的理想空间因子主瓣两边各 个零 点来构成目标双波束方向图的主瓣， 由副瓣参考电平R0决定； 使用辛格函 数零点补充替 换 上述理想空间因子的非保留零点来构成目标双波束方向图的副瓣； 通过调整波瓣展宽因子 σ 使得辛格函数零 点能够和4)中得到的理想空间因子零 点在其交界处对齐； 6)提出一种零点平均的方法来调 整两个主瓣之间副 瓣的零点位置， 修正目标双波束方 向图； 对主副瓣 零点进行组合得到其 零点多项式函数， 即构建出双波 束泰勒空间因子； 7)使用离散傅里叶变换法对该双波束泰勒空间因子进行阵列综合， 最终得到该双波束 泰勒方向图的激励分布。 2.如权利要求1所述的基于多项式零点组合的线阵低副瓣双波束泰勒综合方法， 其特 征在于对经典的单波 束泰勒综合法做出推广， 使其可以适用于双波 束方向图的综合。 3.如权利要求1所述的基于多项式零点组合的线阵低副瓣双波束泰勒综合方法， 其特 征在于步骤5)中提出一种零点组合的方式， 通过使用波束指向为θ1和 θ2的理想空间因子零 点和辛格函数零 点组合得到双波 束方向图函数， 从而 使波束指向更加精确： 在式上中， un1为第一主瓣附近 的零点， un2为第二主瓣附近 的零点， un3为辛格函数零点 替换补充的副瓣 零点。 4.如权利要求1所述的基于多项式零点组合的线阵低副瓣双波束泰勒综合方法， 其特 征在于步骤6)中提出一种零点平均的方式， 分别找到第一主瓣右侧第一辛格 零点unL和第二 主瓣左侧第一辛格零点unR来确定两主瓣之间最优辛格零点个数NSinc， 根据两主瓣之间的最 优辛格零点个数计算出零点修正因子τ， 从而对两主瓣之 间的副瓣零点进 行位置修正， 解决 了副瓣电平失去约束的问题。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114297863 A 2基于多项式零 点组合的线阵低副瓣双波束泰勒综合 方法 技术领域 [0001]本发明涉及阵列天线领域， 具体而言， 涉及一种基于多项式零点组合的线阵低副 瓣双波束泰勒综合方法。 背景技术 [0002]在第五代通信系统中， 数据爆炸式的增长对通信系统的数据传输速率提出了更高 的需求。 为了扩大通讯系统的通信容量， 同时提高对频谱的利用率， 我们可以使用多波束天 线的多重复用技术。 而在点对多点无线通信系统中， 主节点为了满足不同支节点的通信需 求， 其阵列天线要实现多个波束的方向图设计。 除此之外， 随着卫星通信技术的不断发展， 实现更多的波束覆盖能够大大降低阵列设计的复杂度。 由此可见， 阵列天线的多波束方向 图综合算法已经成为研究热点。 [0003]迄今为止， 学术界已经提出了很多不 同的阵列综合方法。 其中一些经典的阵列综 合算法例如道尔夫 ‑切比雪夫综合法、 泰勒综合法、 伍德沃德 ‑劳森抽样法、 傅里叶变换法等 方向图综合方法。 此类方法可以提供阵列综合的解析解， 综合效率较高。 其中， 泰勒综合法 设计灵活， 适应面广， 在工程上应用最为广泛。 其方向图在靠近主瓣某个区域内的副瓣电平 接近相等， 随后单调减小， 有利于提高方向性系数。 但是传统的泰勒综合法仅限于综合单个 聚焦波束的方向图， 无法解决双波 束综合的问题。 [0004]近年来， 一些学者提出了通过优化阵元激励来综合多波束方向图的方法。 这些方 法以数值优化算法居多， 虽然其对于具有复杂性、 多样性约束条件的高宽容度被广泛应用 于各种场合。 但仍存在效率低， 综合速度慢， 无法得到较低副瓣电平和精确波束指向等问 题， 而能够从传统解析的角度出发， 高效综合多 波束方向图的方法较少。 [0005]中国专利202010043954.6公开一种基于混合自适应粒子群算法的面多波束赋形 方法。 该方法将自适应粒子群算法进行改良， 与遗传算法进行结合来进行多波束方向图综 合， 扩大了粒子的多样性， 防止粒子群过早陷入局部收敛， 可用于对 大型阵列的多波束综合 优化。 但是 由于每次迭代都需要计算每个粒子对应的方向图及其代价函数， 所以会导致整 个综合过程 耗时较高。 [0006]中国专利202110679734.7公开一种基于FFT的遗传算法综合平面阵列方向图的方 法及系统。 该方法将遗传算法和快速傅里叶变换用于方向图综合。 通过生成初始种群； 将初 始种群中的个体转化为幅度相位激励矩阵， 对 幅度相位激励矩阵进行快速傅里叶变换， 得 到阵列天线的方向图。 该方法可以显著改善计算效率， 在方向图综合过程中能够有效地缩 短计算时间。 但是 该方法只能针对单个聚焦波 束进行综合， 无法综合多 波束方向图。 [0007]中国专利202110768476.X公开了一种基于分离校准迭代 FFT的唯相位多波束方向 图综合方法。 该方法能够在迭代中不断地校准每个波束的指向， 从而精确 地调制每个主波 束的波束指向， 使每个主瓣指向期望的方向图， 对产生的多组初始激励进 行唯相位优化， 最 终得到多波束方向图。 该方法仅优化阵元的激励相位， 能够有效地降低馈电网络复杂度； 经 过多次校准， 其使得综合的波束指向的精确度较高。 而且使用迭代FFT的方法， 计算速率较说　明　书 1/6 页 3 CN 114297863 A 3