基于多目标规划的天线相位中心测量方法研究

《基于多目标规划的天线相位中心测量方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、.基于多目标规划的天线相位中心测量方法研究谢欢欢周云林万涛（西安导航技术研究所，陕西，西安，710068）摘要：提出了一种基于多目标规划的天线相位中心测量方法。通过截取主波束一定范围内的多个切面，将该区域的相位中心求解转化为多目标规划的最优值问题。利用线性加权和法将不同切面的多目标规划转化为单目标最优值问题，最后使用差分进化算法求解天线在该区域的相位中心。文中对一个圆极化天线进行测量和计算分析，证实了该方法的有效性。试验结果显示该方法测量的天线相位中心稳定度小于1mm。关键词：多目标规划，相位中心，线性加权和法，差分进化算法Astudyonantennaphasecent

2、ermeasurementmethodbasedonmulti-objectiveprogrammingXIEHuan-huan,ZHOUYun-lin,WANTao(Xi’anResearchInstituteofNavigationTechnology,Xi’an,Shaanxi,710068)Abstract:Aantennaphasecentermeasurementmethodbasedonmulti-objectiveprogrammingisproposedinthispaper.Byobtainingmultipleplaneinthemainlobe,t

3、hecalculationofantennaphasecenterischangedintotheoptimalvalueofmulti-objectiveprogramming.Thenlinearweightedsummethodisusedtosolvetheproblem.Itcanchangethemulti-objectiveprogrammingintosingle-objectiveoptimization.Finally,theantennaphasecenterissolvedbyusingdifferentialevolution...algorit

4、hm.Inordertovalidatetheproposedmethod,acircularlypolarizedantennaismeasuredandcalculated.Themeasuredresultsshowthattheobtainedantennaphasecenterstabilityusingtheproposedmethodislessthan1mm.Keywords:multi-objectiveprogramming,phasecenter,linearweightedsummethod,differentialevolutionalgorit

5、hm1.引言随着GPS、GOLNASS、北斗等卫星定位、导航、通信技术的发展，对天线的跟踪和定位精度要求越来越高，天线相位中心位置的确定和稳定性对系统通信的影响已不可忽视。很多学者对天线相位中心进行了研究，但其大部分针对的是单个切面内的相位中心标定和校准[1-4]，这些方法适合于各切面内相位中心不重合的情况。当天线在主波束的一定区域内有相同的相位中心时，则需要通过多个切面的远场相位数据来寻找其相位中心。文献[5]提及了在两个正交的主切面内测量相位中心，其方法是将两个切面偏移位置的平均值作为其视在相位中心，其寻找的视在相位中心与最优的相位中心位置可能有一定差异，而且该方法未

6、对寻找主波束区域范围内的相位中心进行讨论。本文通过截取天线主波束一定范围内（通常是半功率波束宽度区域HPBW）的多个切面，将天线视在相位中心的计算转化为不同切面多目标规划的最优值问题，使用线性加权和法将该问题转化为单目标最优值问题[6]，最后利用差分进化算法[7-8]求解该区域的相位中心。通过对一个圆极化天线进行测量和计算分析，证明了该方法是切实可行...的。2.相位中心的测量原理图1所示的任意一个天线，以天线中心为坐标原点，则其远区辐射场点p的某分量在球坐标系下可表示为：(1)式中Fu(θ,φ)是天线的幅度方向图，Ψ(θ,φ)是天线的相位方向图，k=2π/λ是波束。图1

7、天线远场辐射示意图若在天线上或附近存在一个参考点，使得在给定频率下Ψ(θ,φ)为一常数，则该参考点为天线的相为中心。对绝大部分天线来说，不存在这样一个相位中心，但很多天线可以找到这样一个参考点，使主波束一定范围内相位保持恒定，则这个参考点称为视在相位中心。在测量天线相位中心时，转台的旋转中心可能与天线的视在相位中心不重合。设转台旋转中心到天线相位中心的矢量为r1，则以转台旋转中心为坐标原点，天线在远区辐射场点p的某分量可表示为：(2)其中r1=Δx+Δy+Δz，=sin(θ)cos(φ)+sin(θ)sin(φ)+...cos