本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，具體是面向數(shù)字器件量化的變形有源相控陣天線幅相補(bǔ)償量確定方法。本發(fā)明可用于采用數(shù)字器件的變形有源相控陣天線幅相補(bǔ)償量的確定，改善陣面變形對(duì)天線電性能的惡化影響，保障天線可靠服役。

背景技術(shù)：

有源相控陣?yán)走_(dá)已在各種戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)中得到廣泛適用，成為當(dāng)今雷達(dá)發(fā)展的主流。如美國an/fps-115相控陣預(yù)警雷達(dá)，以色列導(dǎo)彈防御系統(tǒng)(tbm)中的el/m-2080相控陣?yán)走_(dá)，我國南京電子技術(shù)研究所研制的ylc-6，ylc-2等。采用有源相控陣天線的雷達(dá)即為有源相控陣?yán)走_(dá)，區(qū)別于無源相控陣天線，有源相控陣天線的重要組成部分是與每個(gè)陣元相連接的發(fā)射/接收組件，即t/r組件。通過控制與每個(gè)陣元相連接的t/r組件中數(shù)字器件——衰減器和移相器的工作狀態(tài)，產(chǎn)生不同幅度相位的電磁波，從而控制天線波束形成，實(shí)現(xiàn)波束的無慣性高速掃描。

然而，有源相控陣天線嚴(yán)苛的工作環(huán)境，如振動(dòng)、風(fēng)荷、極端高低溫等會(huì)使天線陣面產(chǎn)生變形，惡化天線電性能，使天線無法如預(yù)期般看得準(zhǔn)、望得遠(yuǎn)。為改善不同工作環(huán)境下天線電性能的惡化情況，保障天線可靠服役，可通過調(diào)整陣元激勵(lì)幅相對(duì)天線電性能進(jìn)行補(bǔ)償?；谟性聪嗫仃囂炀€機(jī)電耦合補(bǔ)償模型，利用陣元位置偏移量與陣元激勵(lì)幅相之間的數(shù)學(xué)模型，可對(duì)不同陣面變形時(shí)補(bǔ)償天線電性能的陣元幅相進(jìn)行計(jì)算。但受制于數(shù)字器件的量化屬性，衰減器和移相器并不能連續(xù)調(diào)幅調(diào)相，僅能提供量化的步進(jìn)量。如k位數(shù)字移相器只能以360°/2^k的步進(jìn)間隔在0～360°范圍內(nèi)提供2^k階量化的相移量，且不同位數(shù)的移相器最小相移量不同，無法根據(jù)電性能需求實(shí)現(xiàn)相位的任意連續(xù)調(diào)整，故而會(huì)產(chǎn)生相位量化誤差，使天線性能偏離預(yù)期性能指標(biāo)。

目前關(guān)于數(shù)字器件量化幅相確定的方法主要有四舍五入法、取整法、隨機(jī)幅相法和優(yōu)化算法求解等。其中，四舍五入法和取整法會(huì)產(chǎn)生較大的量化誤差，且易形成寄生副瓣；隨機(jī)幅相是按一定概率密度隨機(jī)確定進(jìn)位還是舍尾，該方法只能從統(tǒng)計(jì)的角度研究幅相量化誤差對(duì)電性能的影響，無法確保每次補(bǔ)償效果均為最優(yōu)；優(yōu)化算法是在考慮數(shù)字器件位數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行編碼、優(yōu)化，直接得到最優(yōu)的量化幅相，耗時(shí)且不適用于對(duì)已經(jīng)計(jì)算得到的陣元幅相進(jìn)行量化。

因此，面向數(shù)字器件量化問題，針對(duì)有源相控陣天線機(jī)電耦合補(bǔ)償模型計(jì)算所得的補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅相，有必要綜合考慮天線電性能需求和數(shù)字器件量化誤差，進(jìn)而確定陣元量化幅相，實(shí)現(xiàn)變形有源相控陣天線電性能的最優(yōu)補(bǔ)償，為工程應(yīng)用帶來指導(dǎo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上述問題，本發(fā)明提供了面向數(shù)字器件量化的變形有源相控陣天線幅相補(bǔ)償量確定方法，該方法基于有源相控陣天線機(jī)電耦合補(bǔ)償模型，計(jì)算補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅相；通過比較陣元幅相與最小衰減量和最小相移量的關(guān)系，先確定部分陣元量化幅相，再進(jìn)一步選擇參考陣元，確定剩余陣元量化幅相，最終得到所有陣元量化幅相及變形有源相控陣天線的幅相補(bǔ)償量。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，面向數(shù)字器件量化的變形有源相控陣天線幅相補(bǔ)償量確定方法，該方法包括下述步驟：

(1)根據(jù)有源相控陣天線的設(shè)計(jì)方案，確定天線工作頻率和結(jié)構(gòu)參數(shù)；

(2)根據(jù)有源相控陣天線電性能需求和t/r組件中數(shù)字器件屬性，確定陣元理想幅度in和陣元理想相位衰減器最小衰減量δimin、移相器最小相移量

(3)根據(jù)有源相控陣天線的工作環(huán)境及天線結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定天線陣面變形后陣元的位置偏移量；

(4)根據(jù)陣元位置偏移量，基于有源相控陣天線機(jī)電耦合補(bǔ)償模型，計(jì)算補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅度i′n和陣元相位

(5)根據(jù)步驟(4)得到的陣元幅度i′n，計(jì)算所有陣元幅度與衰減器最小衰減量的比值，記陣元幅度的商為pn，陣元幅度的余數(shù)為qn；

(6)判斷陣元幅度的余數(shù)qn是否小于最小衰減量的1/3，如果滿足判斷條件，則可確定該范圍內(nèi)陣元量化幅度；否則，轉(zhuǎn)至步驟(7)；

(7)判斷陣元幅度的余數(shù)qn是否大于最小衰減量的2/3，如果滿足判斷條件，則可確定該范圍內(nèi)陣元量化幅度；否則執(zhí)行步驟(8)；

(8)根據(jù)步驟(6)和(7)已經(jīng)確定的陣元量化幅度，計(jì)算量化幅度與步驟(4)計(jì)算的陣元幅度之間的幅度量化誤差，將幅度量化誤差絕對(duì)值最小的陣元作為幅度參考陣元oi；

(9)利用幅度參考陣元oi的幅度量化誤差，然后更新量化幅度未確定的剩余陣元幅度；

(10)將步驟(9)所得剩余陣元幅度與最小衰減量進(jìn)行比較，確定剩余陣元量化幅度；

(11)根據(jù)步驟(4)得到的陣元相位計(jì)算所有陣元相位與移相器最小相移量的比值，記陣元相位的商為sn，陣元相位的余數(shù)為tn；

(12)判斷陣元相位的余數(shù)tn是否小于最小相移量的1/3，如果滿足判斷條件，則可確定該范圍內(nèi)陣元量化相位；否則，轉(zhuǎn)至步驟(13)；

(13)判斷陣元相位的余數(shù)tn是否大于最小相移量的2/3，如果滿足判斷條件，則可確定該范圍內(nèi)陣元量化相位；否則執(zhí)行步驟(14)；

(14)根據(jù)步驟(12)和(13)已經(jīng)確定的陣元量化相位，計(jì)算量化相位與步驟(4)計(jì)算的陣元相位之間的相位量化誤差，將相位量化誤差絕對(duì)值最小的陣元作為相位參考陣元

(15)利用相位參考陣元的相位量化誤差，然后更新量化相位未確定的剩余陣元相位；

(16)將步驟(15)所得剩余陣元相位與最小相移量進(jìn)行比較，確定剩余陣元量化相位；

(17)綜合有源相控陣天線的陣元理想幅度和陣元理想相位，以及步驟(6)、(7)、(10)和(12)、(13)、(16)確定的陣元量化幅度和陣元量化相位，得到面向數(shù)字器件量化并確保電性能最優(yōu)的變形天線幅相補(bǔ)償量。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中根據(jù)有源相控陣天線的設(shè)計(jì)方案，星載有源相控陣天線的工作頻率為f，結(jié)構(gòu)參數(shù)包括陣元數(shù)n、陣列排布形式。

進(jìn)一步，所述步驟(2)中根據(jù)有源相控陣天線的電性能需求及數(shù)字器件屬性，確定陣元理想幅度in和陣元理想相位數(shù)字器件中衰減器的最小衰減量δimin＝0.5db及移相器的位數(shù)k，并計(jì)算移相器的最小相移量這里，陣元理想幅度in和陣元理想相位為天線處于理想工作狀態(tài)時(shí)，衰減器和移相器提供給每個(gè)陣元的幅度和相位，單位分別為“db”和“°”。

進(jìn)一步，所述步驟(3)中對(duì)有源相控陣天線采用實(shí)驗(yàn)測(cè)量的方法確定陣元在x，y，z方向的位置偏移量δrn＝(δxn,δyn,δzn)。

進(jìn)一步，所述步驟(4)中計(jì)算補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅度i′n和陣元相位按照以下步驟進(jìn)行：

(4a)基于采用快速傅里葉變換建立的有源相控陣天線機(jī)電耦合補(bǔ)償模型，可得陣元位置偏移量與補(bǔ)償變形天線電性能的激勵(lì)電流an′之間的關(guān)系式如下：

式中，an表示天線陣元理想激勵(lì)電流的復(fù)數(shù)形式，10in/20表示將衰減器提供的陣元理想幅度in轉(zhuǎn)換為陣元間的歸一化幅度，表示將移相器提供的陣元理想相位轉(zhuǎn)換為弧度制單位；λ為有源相控陣天線的工作波長；l表示傅里葉級(jí)數(shù)變換的序號(hào)；表示天線主波束方向的單位矢量，cosαx、cosαy、cosαz分別為天線主波束方向(θ0,φ0)與x，y，z之間的方向余弦，具體表示如下：

(4b)根據(jù)步驟(4a)得到的激勵(lì)電流，計(jì)算補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅度i′n和陣元相位公式如下：

進(jìn)一步，所述步驟(5)中計(jì)算陣元幅度i′n與衰減器最小衰減量δimin的比值，將商和余數(shù)分別存入幅度商矩陣p和幅度余數(shù)矩陣q中，其中p＝{pn}，q＝{qn}。

相應(yīng)地，所述步驟(11)中計(jì)算陣元相位與移相器最小相移量的比值，將商和余數(shù)分別存入相位商矩陣s和相位余數(shù)矩陣t中，其中s＝{sn}，t＝{tn}。

進(jìn)一步，所述步驟(6)中幅度余數(shù)矩陣q中的元素qn小于最小衰減量的1/3時(shí)，確定陣元量化幅度為in″＝pnδimin。

相應(yīng)地，所述步驟(12)中相位余數(shù)矩陣t中的元素tn小于最小相移量的1/3時(shí)，確定陣元量化相位為

進(jìn)一步，所述步驟(7)中幅度余數(shù)矩陣q中的元素qn大于最小衰減量的2/3時(shí)，確定陣元量化幅度為in″＝(pn+1)δimin。

相應(yīng)地，所述步驟(13)中相位余數(shù)矩陣t中的元素tn大于最小相移量的2/3時(shí)，確定陣元量化相位為

進(jìn)一步，所述步驟(8)中選取參考陣元oi按照以下步驟進(jìn)行：

(8a)根據(jù)步驟(6)和步驟(7)已經(jīng)確定的陣元量化幅度，計(jì)算量化幅度in″與步驟(4)計(jì)算的陣元幅度i′n之間的幅度量化誤差，公式如下：

δi′n＝i″n-i′n

(8b)選取幅度量化誤差絕對(duì)值最小時(shí)的陣元作為幅度參考陣元oi，則參考陣元的幅度量化誤差為

相應(yīng)地，所述步驟(14)按如下過程進(jìn)行：

(14a)根據(jù)步驟(12)和步驟(13)已經(jīng)確定的陣元量化相位，計(jì)算量化相位與步驟(4)計(jì)算的陣元相位之間的相位量化誤差，公式如下：

(14b)選取相位量化誤差絕對(duì)值最小時(shí)的陣元作為相位參考陣元則參考陣元的相位量化誤差為

進(jìn)一步，所述步驟(9)中將參考陣元的幅度量化誤差與量化幅度未確定的剩余陣元幅度疊加，更新剩余陣元幅度為公式如下：

相應(yīng)地，所述步驟(15)中將參考陣元的相位量化誤差與量化相位未確定的剩余陣元相位疊加，更新剩余陣元相位為公式如下：

進(jìn)一步，所述步驟(10)中確定剩余陣元量化幅度按照以下步驟進(jìn)行：

(10a)根據(jù)步驟(9)得到的剩余陣元幅度更新剩余陣元幅度與最小衰減量之比所得余數(shù)；

(10b)若步驟(10a)中余數(shù)小于最小衰減量的一半，則陣元量化幅度為in″＝pnδimin，否則，陣元量化幅度為in″＝(pn+1)δimin。

相應(yīng)地，所述步驟(16)按如下過程進(jìn)行：

(16a)根據(jù)步驟(15)得到的剩余陣元相位更新剩余陣元相位與最小相移量之比所得余數(shù)；

(16b)若步驟(16a)中余數(shù)小于最小相移量的一半，則陣元量化相位為否則，陣元量化相位為

進(jìn)一步，所述步驟(17)中綜合有源相控陣天線陣元理想幅度in、陣元理想相位和補(bǔ)償變形天線電性能的陣元量化幅度i″n、陣元量化相位計(jì)算面向數(shù)字器件量化可確保天線電性能最優(yōu)的變形天線幅相補(bǔ)償量，公式如下：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)：

1、本發(fā)明基于有源相控陣天線機(jī)電耦合補(bǔ)償模型，根據(jù)陣元位置偏移量快速計(jì)算補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅相；進(jìn)一步考慮了t/r組件中數(shù)字器件量化誤差對(duì)天線電性能的影響，通過比較陣元幅度與衰減器最小衰減量、陣元相位與移相器最小相移量的關(guān)系，確定了陣元量化幅相補(bǔ)償量。該方法在考慮數(shù)字器件量化誤差的同時(shí)，保證天線電性能最優(yōu)，對(duì)有源相控陣天線電性能補(bǔ)償有工程指導(dǎo)意義。

2、與傳統(tǒng)量化幅相確定的方法相比，本發(fā)明綜合考慮幅相補(bǔ)償量的計(jì)算效率和幅相量化誤差對(duì)天線電性能的影響，將補(bǔ)償天線電性能所有陣元量化幅相的確定分區(qū)間進(jìn)行，對(duì)不同范圍內(nèi)的陣元幅相分別進(jìn)行量化，很大程度上減小了由數(shù)字器件引起的幅相量化誤差對(duì)天線電性能的影響。

3、本發(fā)明對(duì)于待確定量化幅相的剩余陣元，通過選取參考陣元，利用參考陣元的幅相量化誤差，更新剩余陣元的幅相，最終確定剩余陣元量化幅相。參考陣元的引入，從陣元間幅相差的方式確定補(bǔ)償天線電性能的陣元量化幅相，可實(shí)現(xiàn)面向數(shù)字器件量化的變形天線電性能最優(yōu)補(bǔ)償。

附圖說明

圖1是本發(fā)明面向數(shù)字器件量化的變形有源相控陣天線幅相補(bǔ)償量確定方法的流程圖；

圖2是有源相控陣天線陣列排布示意圖；

圖3是天線陣元的位置偏移量；

圖4是補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅度；

圖5是補(bǔ)償變形天線電性能的陣元相位；

圖6是補(bǔ)償前后天線的輻射方向圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不作為對(duì)發(fā)明做任何限制的依據(jù)。

參照?qǐng)D1，本發(fā)明為面向數(shù)字器件量化的變形有源相控陣天線幅相補(bǔ)償量確定方法，具體步驟如下：

步驟1，確定天線工作頻率和結(jié)構(gòu)參數(shù)

根據(jù)有源相控陣天線的設(shè)計(jì)方案，確定天線的工作頻率為f，結(jié)構(gòu)參數(shù)包括陣元數(shù)n、陣列排布形式。

步驟2，確定陣元理想幅度和相位、衰減器最小衰減量、移相器最小相移量

根據(jù)有源相控陣天線的電性能需求及數(shù)字器件屬性，確定陣元理想幅度in和陣元理想相位數(shù)字器件中衰減器的最小衰減量δimin＝0.5db及移相器的位數(shù)k，并計(jì)算移相器的最小相移量這里，陣元理想幅度in和陣元理想相位為天線處于理想工作狀態(tài)時(shí)，衰減器和移相器提供給每個(gè)陣元的幅度和相位，單位分別為“db”和“°”。

步驟3，確定天線陣面變形后陣元的位置偏移量；

采用實(shí)驗(yàn)測(cè)量的方法確定有源相控陣天線陣元在x，y，z方向的位置偏移量δrn＝(δxn,δyn,δzn)。

步驟4，計(jì)算補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅度和相位

(4a)基于采用快速傅里葉變換建立的有源相控陣天線機(jī)電耦合補(bǔ)償模型，可得陣元位置偏移量與補(bǔ)償變形天線電性能的激勵(lì)電流a′n之間的關(guān)系式如下：

式中，an表示天線陣元理想激勵(lì)電流的復(fù)數(shù)形式，10in/20表示將衰減器提供的陣元理想幅度in轉(zhuǎn)換為陣元間的歸一化幅度，表示將移相器提供的陣元理想相位轉(zhuǎn)換為弧度制單位；λ為有源相控陣天線的工作波長；l表示傅里葉級(jí)數(shù)變換的序號(hào)；表示天線主波束方向的單位矢量，cosαx、cosαy、cosαz分別為天線主波束方向(θ0,φ0)與x，y，z之間的方向余弦，具體表示如下：

(4b)根據(jù)步驟(4a)得到的激勵(lì)電流，計(jì)算補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅度i′n和陣元相位公式如下：

步驟5，計(jì)算所有陣元幅度與衰減器最小衰減量的比值

計(jì)算所有陣元幅度in′與衰減器最小衰減量δimin的比值，將商pn和余數(shù)qn分別存入幅度商矩陣p和幅度余數(shù)矩陣q中，其中p＝{pn}，q＝{qn}。

步驟6，判斷余數(shù)qn是否小于最小衰減量的1/3

當(dāng)幅度余數(shù)矩陣q中的元素qn小于最小衰減量的1/3時(shí)，確定陣元量化幅度為in″＝pnδimin。

步驟7，判斷余數(shù)qn是否大于與最小衰減量的2/3

當(dāng)幅度余數(shù)矩陣q中的元素qn大于最小衰減量的2/3時(shí)，確定陣元量化幅度為in″＝(pn+1)δimin。

步驟8，選取參考陣元oi

(8a)根據(jù)步驟(6)和步驟(7)已經(jīng)確定的陣元量化幅度，計(jì)算量化幅度in″與步驟(4)計(jì)算的陣元幅度i′n之間的幅度量化誤差，公式如下：

δi′n＝i″n-i′n(4)

(8b)選取幅度量化誤差絕對(duì)值最小時(shí)的陣元作為幅度參考陣元oi，則參考陣元的幅度量化誤差為

步驟9，更新量化幅度未確定的剩余陣元幅度

將參考陣元的幅度量化誤差與量化幅度未確定的剩余陣元幅度疊加，更新剩余陣元幅度為公式如下：

步驟10，確定剩余陣元量化幅度

(10a)根據(jù)步驟(9)得到的剩余陣元幅度更新剩余陣元幅度與最小衰減量δimin之比所得余數(shù)；

(10b)若步驟(10a)中余數(shù)小于最小衰減量的一半，則陣元量化幅度為in″＝pnδimin，否則，陣元量化幅度為in″＝(pn+1)δimin。

步驟11，計(jì)算所有陣元相位與衰減器最小相移量的比值

計(jì)算所有陣元相位與移相器最小相移量的比值，將商sn和余數(shù)tn分別存入相位商矩陣s和相位余數(shù)矩陣t中，其中s＝{sn}，t＝{tn}。

步驟12，判斷余數(shù)tn是否小于與最小相移量的1/3

當(dāng)相位余數(shù)矩陣t中的元素tn小于最小相移量的1/3時(shí)，確定陣元量化相位為

步驟13，判斷余數(shù)tn是否大于與最小相移量的2/3

當(dāng)相位余數(shù)矩陣t中的元素tn大于最小相移量的2/3時(shí)，確定陣元量化相位為

步驟14，選取參考陣元

(14a)根據(jù)步驟(12)和步驟(13)已經(jīng)確定的陣元量化相位，計(jì)算量化相位與步驟(4)計(jì)算的陣元相位之間的相位量化誤差，公式如下：

(14b)選取相位量化誤差絕對(duì)值最小時(shí)的陣元作為相位參考陣元則參考陣元的相位量化誤差為

步驟15，更新量化相位未確定的剩余陣元相位

將參考陣元的相位量化誤差與量化相位未確定的剩余陣元相位疊加，更新剩余陣元相位為公式如下：

步驟16，確定剩余陣元量化相位

(16a)根據(jù)步驟(15)得到的剩余陣元相位更新剩余陣元相位與最小相移量之比所得余數(shù)；

(16b)若步驟(16a)中余數(shù)小于最小相移量的一半，則陣元量化相位為否則，陣元量化相位為

步驟17，確定變形有源相控陣天線的幅相補(bǔ)償量

綜合有源相控陣天線陣元理想幅度in、陣元理想相位和補(bǔ)償變形天線電性能的陣元量化幅度i″n、陣元量化相位計(jì)算面向數(shù)字器件量化并可確保天線電性能最優(yōu)的變形天線幅相補(bǔ)償量，公式如下：

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可通過以下仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明：

一、確定有源相控陣天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作頻率、理想幅相及t/r組件中數(shù)字器件的參數(shù)

以工作頻率f＝10ghz、陣元數(shù)n＝8的線陣有源相控陣天線為例進(jìn)行分析，如圖2所示。確定天線理想工作狀態(tài)時(shí)，陣元激勵(lì)為等幅同相激勵(lì)，即in＝0db、

有源相控陣天線實(shí)現(xiàn)波束快速無慣性掃描的關(guān)鍵在于t/r組件中數(shù)字器件——衰減器和移相器對(duì)陣元幅度和相位的控制。確定t/r組件中衰減器的最小衰減量δimin＝0.5db，移相器位數(shù)為k＝4，計(jì)算得，移相器的最小相移量

二、確定陣元位置偏移量并計(jì)算補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅相

2.1固定天線左端，在其右端沿-z方向施加載荷，測(cè)量得天線陣面各陣元的位置偏移量為δrn，如圖3所示。

2.2基于采用快速傅里葉變換建立的有源相控陣天線機(jī)電耦合補(bǔ)償模型，可知陣元位置偏移量與補(bǔ)償變形天線電性能的激勵(lì)電流a′n之間的關(guān)系式如下：

式中，an表示天線陣元理想激勵(lì)電流的復(fù)數(shù)形式，10in/20表示將衰減器提供的陣元理想幅度in轉(zhuǎn)換為陣元間的歸一化幅度，表示將移相器提供的陣元理想相位轉(zhuǎn)換為弧度制單位；λ為有源相控陣天線的工作波長；l表示傅里葉級(jí)數(shù)變換的序號(hào)；表示天線主波束方向的單位矢量，cosαx、cosαy、cosαz分別為天線主波束方向(θ0,φ0)與x，y，z之間的方向余弦，具體表示如下：

2.3根據(jù)2.2中計(jì)算得到的激勵(lì)電流，可得補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅度i′n和陣元相位公式如下：

當(dāng)主波束方向?yàn)?θ0,φ0)＝(0°,0°)時(shí)，補(bǔ)償變形天線電性能的激勵(lì)電流僅與陣元z方向位置偏移量有關(guān)。根據(jù)2.1中的陣元位置偏移量，由式(1)和式(3)計(jì)算得補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅度和陣元相位，如表1所示。

表1補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅度和相位

三、確定陣元量化幅度

3.1計(jì)算所有陣元幅度i′n與衰減器最小衰減量δimin的比值，將商和余數(shù)分別存入矩陣p和q中，其中p＝{pn}，q＝{qn}。

3.2當(dāng)qn小于最小衰減量的1/3時(shí)，確定陣元量化幅度為in″＝pnδimin；當(dāng)qn大于最小衰減量的2/3時(shí)，確定陣元量化幅度為in″＝(pn+1)δimin。由此可確定陣元1、2、3、4、7的量化幅度，如表2所示。

表2部分陣元量化幅度

3.3確定剩余陣元量化幅度

(3.3a)選取參考陣元并更新剩余陣元幅度

根據(jù)3.2中已經(jīng)確定量化幅度的陣元，計(jì)算量化幅度in″與陣元幅度i′n之間的幅度量化誤差，公式如下：

δi′n＝i″n-i′n

將參考陣元的幅度量化誤差與量化幅度未確定的剩余陣元幅度疊加，更新剩余陣元的幅度為公式如下：

由此，可選取幅度量化誤差絕對(duì)值最小的3號(hào)陣元作為參考陣元，其幅度量化誤差為更新的陣元幅度

(3.3b)確定剩余陣元量化幅度

根據(jù)(3.3a)得到的陣元幅度更新剩余陣元幅度與最小衰減量之比所得余數(shù)；若余數(shù)小于最小衰減量的一半，則陣元量化幅度為in″＝pnδimin，否則，陣元量化幅度為in″＝(pn+1)δimin。由此，可得剩余陣元量化幅度如表3所示。

表3剩余陣元量化幅度

四、確定陣元量化相位

4.1計(jì)算所有陣元相位與移相器最小相移量的比值，將商和余數(shù)分別存入矩陣s和t中，其中s＝{sn}，t＝{tn}。

4.2當(dāng)tn小于最小相移量的1/3時(shí)，確定陣元量化相位為當(dāng)tn大于最小相移量的2/3時(shí)，確定陣元量化相位為由此可確定陣元1、2、4、5、6、7的量化相位，如表4所示。

表4部分陣元量化相位

4.3確定剩余陣元量化相位

(4.3a)選取參考陣元并更新剩余陣元相位

根據(jù)4.2中已經(jīng)確定量化相位的陣元，計(jì)算量化相位與陣元相位之間的相位量化誤差，公式如下：

將參考陣元的相位量化誤差與量化相位未確定的剩余陣元相位疊加，更新剩余陣元的相位為公式如下：

由此，可選取相位量化誤差絕對(duì)值最小的1號(hào)陣元作為參考陣元，其相位量化誤差為更新的陣元相位

(4.3b)確定剩余陣元量化相位

根據(jù)(4.3a)得到的陣元相位更新剩余陣元相位與最小相移量之比所得余數(shù)；若余數(shù)小于最小相移量的一半，則陣元量化相位為否則，陣元量化相位為由此，可得剩余陣元量化相位如表5所示。

表5剩余陣元量化相位

五、確定變形有源相控陣天線的幅相補(bǔ)償量

根據(jù)有源相控陣天線陣元理想幅度、理想相位和補(bǔ)償變形天線電性能的陣元量化幅度和量化相位，計(jì)算得到面向數(shù)字器件量化并確保天線電性能最優(yōu)的變形天線幅相補(bǔ)償量，由式(8)得δin＝i″n-in＝i″n、即本實(shí)施例中變形有源相控陣天線的量化幅相補(bǔ)償量就是陣元量化幅相。如圖4和圖5所示。有源相控陣天線補(bǔ)償前后的電性能對(duì)比如圖6和表6所示。

表6補(bǔ)償前后電性能參數(shù)對(duì)比

從表6中數(shù)據(jù)可以看出，補(bǔ)償前：天線增益損失為0.2535db；波束指向偏差7°；天線左第一副瓣電平和右第一副瓣電平較理想狀態(tài)均有所抬升。應(yīng)用本發(fā)明中天線幅相補(bǔ)償量的確定方法對(duì)變形天線電性能進(jìn)行補(bǔ)償：天線增益和波束指向均達(dá)到理想電性能要求，左第一副瓣電平降低1.2473db，右第一副瓣電平降低0.6024db，補(bǔ)償后天線主瓣區(qū)域與理想方向圖完全吻合，補(bǔ)償效果良好。

上述仿真實(shí)驗(yàn)可以看出，應(yīng)用本發(fā)明提出的方法，可以實(shí)現(xiàn)面向數(shù)字器件的變形有源相控陣天線幅相補(bǔ)償量的確定。本發(fā)明基于有源相控陣天線機(jī)電耦合補(bǔ)償模型，根據(jù)陣元位置偏移量快速計(jì)算得補(bǔ)償變形天線電性能的陣元幅相；通過比較陣元幅度與衰減器最小衰減量、陣元相位與移相器最小相移量的關(guān)系，將補(bǔ)償天線電性能所有陣元幅相的量化分區(qū)間進(jìn)行，對(duì)不同范圍內(nèi)的陣元幅相分別進(jìn)行量化，同時(shí)，引入?yún)⒖缄囋姆嗔炕`差，最終確定所有陣元量化幅相補(bǔ)償量。本發(fā)明可在考慮數(shù)字器件量化誤差的同時(shí)，保證天線電性能最優(yōu)，對(duì)有源相控陣天線電性能補(bǔ)償具有工程指導(dǎo)意義。