CN110456170A

CN110456170A - 基于进化迭代傅里叶算法的扫描波束天线无相测量方法

Info

Publication number: CN110456170A
Application number: CN201910632580.9A
Authority: CN
Inventors: 左炎春; 郭立新; 尚军平; 刘伟
Original assignee: Xian University of Electronic Science and Technology
Current assignee: Xian University of Electronic Science and Technology
Priority date: 2019-07-13
Filing date: 2019-07-13
Publication date: 2019-11-15

Abstract

本发明属于高频扫描波束天线无相位近场测量技术领域，公开了一种基于差分进化和迭代傅里叶变换无相位近场天线测量方法，使用差分进化算法对初电流分布的幅值进行修正，使用辐射积分求得一扫描平面采样点位置处的相位布作为后续迭代傅里叶变换算法使用的初始迭代相位；基于典型平面近场幅值扫描技术对待测天线近场两平行平面、两相互正交分量的幅值数据进行探头采集；使用迭代傅里叶变换算法对扫描点位置的相位进行精确还原；使用还原相位和相应采样点位置的幅值组成复数场，并使用近远场变换求得天线远场方向图。本发明克服了现有无相位近场测量技术中扫描波束测量的不稳定性，有效提高了无相位近场测量技术的鲁棒性。

Description

基于进化迭代傅里叶算法的扫描波束天线无相测量方法

技术领域

本发明属于高频扫描波束天线无相位近场测量技术领域，尤其涉及一种基于差分进化和迭代傅里叶变换无相位近场天线测量方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：在导航、雷达、通信等***中，高频段、高增益、低副瓣、波束指向可调的扫描波束天线备受青睐，其设计和调试往往需要多次测量以验证天线设计的可靠性。传统的天线近场测量方法是，获取天线近区一扫描平面上的切向场幅值和相位信息，借助近远场变换理论求得天线的远场方向图.但随着天线工作频率的提升，由于探头定位误差、测量成本等因素的制约，使得传统天线在扫描波束高频天线测试中遇到瓶颈，国内外对高频扫描波束天线测量的研究较少，国外以Sammi的研究较为彻底，其在加州大学洛杉矶分校实现了扫描波束天线的快速测量，国内主要成果见于西安电子科技大学天线所，但他们的测量均使用传统平面近场扫描技术，仍然受到频率提升的制约。针对高频天线测量瓶颈，可以使用无相位近场天线测量技术加以解决，其通过采集两平行平面的切向幅值数据，并使用算法对扫描点位置的相位进行还原，得到采样点位置处的复数场，进而使用近远场变换求得天线远场方向图，但其在解决扫描波束天线测量中，会因为预条件选择不佳陷入局部最优解，导致无法抓取主波束方向，进而无法有效给出扫描波束天线的远场方向图。然而，随着多波束和相扫天线技术的发展，以及5G时代的到来，多波束天线已经成为通信基站基础配置，因此，进行高频扫描波束天线低成本快速测量已经成为迫在眉睫需要解决的问题。

综上所述，我国扫描波束无相位近场天线测量技术存在几个显著的不足：首先，国内对扫描波束无相位近场天线测量技术的理论研究刚刚起步，虽有一些理论成果，但均未走入实践，这制约高频段天线的设计和测试能力提升；其次，国内高频天线测量的主流频段一般最高至40GHz，如在更高的测试频段按照Nyquist定律确定的步长进行扫描，则扫描步长将会达到毫米级(甚至更小)，为了达到这样的精度，将需要设计更为精密的机械控制***，这无疑促使测量***设计成本的提高，同时，随着频率的提升，相位采集模块将更加复杂，这进一步提升了设计成本和测量成本，更重要的是，当天线频段到达一定频段后，现有的精工技术和机械控制技术将无法设计和制造出符合精度需求的扫描机械设备，最后，对于高频扫描波束天线，若使用一般的无相位近场测量技术(即不使用算法进行初始迭代相位修正的无相位近场测量技术)，其相位还原算法将在扫描波束测量问题中陷入局部最优解，进而导致无法捕捉扫描波束天线的主波束指向，最终造成远场方向图测量误差，甚至是错误。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)国内对高频天线扫描波束近场无相位天线测量技术，尤其是预条件技术的研究不充分，致使高频扫描波束天线近场测量技术无法满足当今高速发展的扫描波束天线设计与测量需求。

(2)在高频扫描波束天线测量中，随频率提升，暗室建设成本、射频器件成本逐渐提升，甚至在一些频段，加工精度无法满足误差门限的需求，这使得现有近场天线测量技术将在高频扫描天线测量中遇到瓶颈。

(3)在现行的暗室测量***中，为了测量扫描波束需要反复对测试***的机械部分和射频部分进行调整，甚至在某些场合，需要单独为几款天线设计测量***，这无疑造成了资源的浪费和测试***使用效率的降低。

(4)在扫描波束近场无相位近场天线测量中，其虽然可以解决高频天线测量问题，但现有的无相位测试技术不进行预条件处理(即不使用算法进行初始迭代相位修正)，这将导致使用经典的迭代傅里叶变换算法还原相位不再准确，进而使用该有误差的相位和近场幅值数据结合近远场变换理论求得的天线远场方向图将产生误差，甚至是错误。

解决上述技术问题的难度：如何使用基于差分进化算法的预条件技术给出合适的初始迭代相位，以及使用近场双极化扫描幅值数据对扫描波束天线近场扫描点位置处的相位进行还原，在此基础上使用近远场变换算法获取远场天线辐射方向图是主要技术难点。

解决上述技术问题的意义：有效实现高频扫描波束天线低成本测量，提升现有无相位近场测量技术对扫描波束天线测试的鲁棒性，从而提供一种准确、高效的高频扫描波束天线测试技术。同时对未来通信天线(尤其是5G天线)设计和测试提供支撑，促进扫描波束天线无相位近场天线测量技术的革新。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束天线无相位近场测量方法。

本发明是这样实现的，一种基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束天线无相位近场测量方法，所述基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束天线无相位近场测量方法包括：

第一步，根据天线的口径形状设置合理的假想口径电流分布，并使用差分进化算法对初电流分布的幅值进行修正，直至满足预先设置的误差限后停止。基于满足误差限的口径电流，使用辐射积分求得一扫描平面采样点位置处的相位布作为初始相位，即后续迭代傅里叶变换算法使用的初始迭代条件；

第二步，基于典型平面近场幅值扫描技术对待测天线近场两平行平面、两相互正交分量的幅值数据进行探头采集；

第三步，基于近场扫描幅值数据，以及基于差分进化算法生成的初始迭代相位，使用迭代傅里叶变换算法在初始迭代相位的基础上对扫描点位置的相位进行进一步还原；

第四步，使用还原后相位和相应采样点位置的幅值数据组成复数场，并依据近远场变换算法求得天线远场方向图。

进一步，所述第一步中初始迭代相位的生成包括以下步骤：

(1)定义一个口经场约束：

式子的含义是，当偶极子位置(x,y)在天线的口径S_AUT内时，则M_AUT(x,y)＝1，反之，则表示偶极子在天线的口径S_AUT外，则M_AUT(x,y)＝0；于是，天线的口经场激励电流设置为：

其中，θ_i和是初始假设远场方向角，k是自由空间的波数；

(2)初始种群的产生，选择待测天线的远场波束指向角θ和作为优化变量，产生N组随机使用随机数生成器产生N组θ_i和

其中，是0到1之间的随机数种子；

(3)适应度函数选择，使用激励电流分布结合偶极子叠加法计算得到的#1采样平面上的幅值、相位与理论幅值、相位之间必会存在差异；选择#1平面的计算场和测量场之间的差异作为适应度函数：

E_#1的获取方法是：使用口径面电流分布计算得到#1平面场，使用测量幅值替代计算幅值形成#1平面替代场，利用平面波谱理论计算得到#2平面的场分布，并使用#2平面测量场替代计算场形成#2平面替代场，再利用平面波谱理论计算得到#1平面的场分布；

(4)变异操作；设置一个变异概率P_c＝0.9，并为每一个个体产生一个随机数U_rand,i，如果某个U_rand,i＜P_c，则要对这个个体进行变异操作：

如果对于某一个体产生的随机数满足U_rand,i＞P_c，则该个体无需变异操作，直接复制产生新个体：

(5)交叉操作，设置交叉概率因子P_m＝0.1，并为每一个个体产生一个随机数U_rand,i，如果某个个体的U_rand,i＜P_m，则要对这个个体进行交叉操作：

取CR＝0.9，如果对于某一个体产生的随机数满足U_rand,i＞P_m，则该个体不进行交叉操作，直接复制产生新个体，即：

(6)选择操作，按照如下公式进行：

(7)按照上述(1)～(6)的操作步骤，循环进行，直到误差满足要求，根据优化的输出，产生一个口径激励电流分布：

使用叠加法求解得到#1平面的场分布为：

其中，和是不同位置偶极子在采样点位置产生的x和y方向的切向场数值，于是初始迭代相位表示为：

进一步，所述第二步进行双平面、双极化近场天线幅值探头测量包括以下步骤：测量两平行平面上矩形网格节点位置上的切向场幅值数据，设扫描平面为#1和#2平面，记为：

#1平面：和

#2平面：和

其中提及的采样规则是Nyquist采样定理；

x方向采样间隔满足：c为光速，f为测量频率；

y方向采样间隔满足：c为光速，f为测量频率；

在近场数据采样的过程使用采集幅值信息。

进一步，所述第三步基于近场扫描数据，使用迭代傅里叶变换算法对扫描点位置的相位进行还原包括以下步骤：设置天线口径面、#1和#2扫描平面，且它们的位置为z＝0、z＝d₁和z＝d₂，并设#1平面位置切向场幅值为#2平面位置切向场幅值为两相互平行平面z＝d₁、z＝d₂切向场也是通过傅里叶变换关系联系在一起的：

对于z＝d₁平面有：

对于z＝d₂平面有：

无论在近区采哪两个相异平行平面上的场分布，重建相同的天线远场方向图：

进一步，在初始迭代相位的基础上，相位还原的过程包括：

(1)双平面采样幅值的获取。提取使用线极化探头在#1和#2扫描平面上采集的数据，分别记为M_#1和M_#2；

(2)扫描点位置的相位还原。进行相位还原两大步骤，一是，给定初始迭代相位，二是，对扫描点位置的相位进行还原，使用迭代傅里叶变换技术对扫描点位置的相位进行还原；

操作1：预处理，提取使用差分进化算法生成的初始迭代相位，并与#1平面的采样幅值构成初始迭代场

操作2：使用#1平面的测量幅值M_#1代替复数场中的振幅得到#1平面的替代场

操作3：使用上文推导的公式，计算得到#2平面的场分布：

使用测量幅值M_#2替代的幅值；

操作4：使用及上文推导式可以求得#1平面的第n+1次迭代场分布为

同时，进行误差计算：

如果误差满足设定限度，或者达到最大迭代次数则迭代过程停止，否则，使用测量幅值M_#1替代的幅值，并返回操作2继续进行。

进一步，所述第四步使用还原相位和相应采样点位置的幅值组成复数场，并使用近远场变换求得天线远场方向图包括以下步骤：

使用采样获得幅值数据，以及还原相位构成扫描点位置的复数场，使用这一复数场结合近远场变换理论求得天线的远场方向图：

则远场方向图表示为：

本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的无相位近场天线测量方法的高频段扫描波束天线。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于差分进化和迭代傅里叶变换无相位近场天线测量方法的高增益扫描波束天线。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于差分进化和迭代傅里叶变换无相位近场天线测量方法的低副瓣扫描波束天线。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于差分进化和迭代傅里叶变换无相位近场天线测量方法的波束指向可调的扫描波束天线。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明以解决高频天线近场测量为目的，使用双平面双极化采样策略，采集两平行平面上矩形网格节点位置处的切向电场幅值数据，在此基础上，使用迭代傅里叶变换算法对一平面扫描点位置处的相位进行还原，使用还原相位和幅值构成的复数场进行近远场变换得到天线的远场方向图。

本发明基于差分进化算法和迭代傅里叶变换算法，可以实现高频扫描波束天线在现有测试***上进行低成本快速准确测量。同时提高传统无相位近场测量技术在扫描波束天线测量中的鲁棒性，基于快速傅里叶变换算法的迭代过程，大大提升了数据处理效率。具体涉及近区天线辐射场幅值采集、基于差分进化算法的初始迭代相位生成(优化)、基于迭代傅里叶变换算法的扫描点位置相位还原、近远场变换技术，可实现扫描波束天线远场辐射主波束方向精确抓取，同时提高无相位近场测试技术在扫描波束天线测试中的鲁棒性。

表1进展对比表

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束天线无相位近场测量方法流程图。

图2是本发明实施例提供的基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束天线无相位近场测量方法实现流程图。

图3是本发明实施例提供的口径面与双扫描平面位置关系图。

图4是本发明实施例提供的差分进化算法执行流程示意图。

图5是本发明实施例提供的使用口径面电流分布求初始迭代相位。

图6是本发明实施例提供的扫描波束无相位近场天线测量算法流程图。

图7是本发明实施例提供的两种初始条件下扫描波束天线E面比较图。

图8是本发明实施例提供的扫描波束天线无相位测量结果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于差分进化和迭代傅里叶变换无相位近场天线测量方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于差分进化和迭代傅里叶变换无相位近场天线测量方法包括以下步骤：

S101：根据天线的口径形状设置合理的假想口径电流分布，并使用差分进化算法对初电流分布的幅值进行修正，基于满足误差限的口径电流，使用辐射积分求得一扫描平面采样点位置处的相位布作为后续迭代傅里叶变换算法使用的初始迭代相位；

S102：基于典型平面近场幅值扫描技术对待测天线近场两平行平面、两相互正交分量的幅值数据进行探头采集；

S103：基于近场扫描数据，以及优化生成的初始迭代相位，使用迭代傅里叶变换算法对扫描点位置的相位进行精确还原；

S104：使用还原相位和相应采样点位置的幅值组成复数场，并使用近远场变换求得天线远场方向图。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

如图2所示，本发明实施例提供的基于差分进化和迭代傅里叶变换无相位近场天线测量方法包括以下步骤：

(1)初始迭代相位的生成包含以下步骤：

如图3所示，惠更斯等效原理指出，只要知道天线口径面的的等效电磁流分布，就可以通过等效电磁流的辐射叠加原理求得天线的辐射场，因此，可以设想在天线的口径面按照一定的间距，在矩形网格节点上安置电流源(偶极子)，只要网格划分足够细，电流的分布与实际等效电流足够接近，使用叠加定理求解得到的空间任意一点的场将与真实场较为接近。

可设想虚拟阵列的偶极子都朝向相同的方向，同时具有相同的激励电流，由阵列天线方向图乘积定理可知，偶极子阵列远场方向图函数可以写为：

其中，

为波束的指向角；

从上面的式子可以看出，当设定一种可能的波束的指向角时，便可以确定一种可能的偶极子阵列激励电流分布，使用这种电流分布可以计算得到#1扫描平面的幅值分布，显然，若设定的波束的指向角与扫描波束天线实际的波束指向角差异很大时，计算得到的#1平面幅值分布和采样得到的分布将会有很大的差异，也就是说，可以选择#1平面计算幅值和采样幅值差异的2-范数的作为适应度函数，通过优化组合来逼近扫描波束天线的真实波束指向，从而使用偶极子叠加法给出#1平面合理的初始迭代相位，基本步骤流程图如图4所示。

(1.1)由于实际的天线口径(或等效口径)未必一定是矩形，同时，考虑到矩形阵列天线方向图计算的便捷性，可以定义一个口经场约束：

式子的含义是，当偶极子位置(x,y)在天线的口径S_AUT内时，则M_AUT(x,y)＝1，反之，则表示偶极子在天线的口径S_AUT外，则M_AUT(x,y)＝0.于是，天线的口经场激励电流设置为：

其中，θ_i和是初始假设远场方向角，k是自由空间的波数.

(1.2)初始种群的产生。根据分析，选择待测天线的远场波束指向角θ和作为优化变量，产生N组随机即使用随机数生成器产生N组θ_i和

其中，是0到1之间的随机数种子。

(1.3)适应度函数选择。在平面近场天线测量中，由电磁场的唯一性定理可知，当待测天线发射方式以及扫描平面的位置确定后，扫描平面上的场将唯一确定，由于初始的波束指向角来源于假设，所以使用激励电流分布结合偶极子叠加法计算得到的#1采样平面上的幅值、相位与理论幅值、相位之间必会存在差异。选择#1平面的计算场和测量场之间的差异作为适应度函数，即：

E_#1的获取方法是：使用口径面电流分布计算得到#1平面场，使用测量幅值替代计算幅值形成#1平面替代场，利用平面波谱理论计算得到#2平面的场分布，并使用#2平面测量场替代计算场形成#2平面替代场，再利用平面波谱理论计算得到#1平面的场分布，这个场分布就是公式中的E_#1.

(1.4)变异操作。设置一个变异概率P_c＝0.9，并为每一个个体产生一个随机数U_rand,i，如果某个U_rand,i＜P_c，则要对这个个体进行变异操作：

如果对于某一个体产生的随机数满足U_rand,i＞P_c，则该个体无需变异操作，直接复制产生新个体，即：

(1.5)交叉操作。因为每一个种群中的个体都有2个基因，设置交叉概率因子P_m＝0.1，并为每一个个体产生一个随机数U_rand,i，如果某个个体的U_rand,i＜P_m，则要对这个个体进行交叉操作，即：

(1.6)选择操作。选择操作可以按照如下公式进行：

(1.7)按照上述的步骤，循环进行，直到误差满足要求，根据优化的输出，可以产生一个口径激励电流分布：

使用叠加法求解得到#1平面的场分布为，如图5所示：

其中，和是不同位置偶极子在采样点位置产生的x和y方向的切向场数值，于是初始迭代相位可以表示为：

(2)进一步，进行双平面、双极化近场天线幅值探头测量包含以下步骤：

在上述获得初始迭代相位的基础上，测量两平行平面上矩形网格节点位置上的切向场幅值数据，设扫描平面为#1和#2平面，记为：

#1平面：和

#2平面：和

其中提及的采样规则是Nyquist采样定理；

x方向采样间隔满足：c为光速，f为测量频率；

y方向采样间隔满足：c为光速，f为测量频率；

在近场数据采样的过程中，一般探头采用对应频段的波导天线，因其极化纯度高，且辐射方向图有解析解，便于去探头耦合。在一般的天线暗室中，扫描路径为自上而下的S折线型轨迹，数据采集以使用矢量网络分析仪采集S₂₁为主，在这里仅使用采集幅值信息，虽然矢量网络分析仪可以在获取幅值的同时得到相位，然而在高频段，相位的数据往往不被采信。

(3)基于近场扫描数据，使用迭代傅里叶变换算法对扫描点位置的相位进行还原包含以下步骤：

设置天线口径面、#1和#2扫描平面，且它们的位置为z＝0、z＝d₁和z＝d₂，并设#1平面位置切向场幅值为#2平面位置切向场幅值为由传统天线测量理论可知，两相互平行平面z＝d₁、z＝d₂切向场也是通过傅里叶变换关系联系在一起的，即：

对于z＝d₁平面有：

对于z＝d₂平面有：

无论在近区采哪两个相异平行平面上的场分布，都可以重建相同的天线远场方向图，于是：

如图6所示，在上述初始迭代相位的基础上，相位还原的过程有以下几个主要步骤：

①双平面采样幅值的获取。提取使用线极化探头在#1和#2扫描平面上采集的数据，分别记为M_#1和M_#2；

②扫描点位置的相位还原。进行相位还原主要需要两大步骤，一是，给定初始迭代相位(在之前已经通过差分进化算法获得)，二是，对扫描点位置的相位进行还原，使用迭代傅里叶变换技术对扫描点位置的相位进行还原。

操作3：使用上文推导的公式，可以计算得到#2平面的场分布，即：

和操作2类似，使用测量幅值M_#2替代的幅值；

同时，进行误差计算：

(4)使用还原相位和相应采样点位置的幅值组成复数场，并使用近远场变换求得天线远场方向图，包含以下步骤：

使用采样获得幅值数据，以及还原相位可以构成扫描点位置的复数场，使用这一复数场结合近远场变换理论求得天线的远场方向图，即：

则远场方向图可表示为：

下面结合仿真对本发明的技术效果作详细的描述。

一、仿真条件：本仿真实验使用对称阵子阵列天线进行仿真，仿真频段为30GHz，一个副瓣电平为-40dB的阵列天线，在x方向点数为19点，电流幅度按照余弦分布，在y方向点数为19点，振元间距均为0.5个波长，电流幅度按照切比雪夫分布，激励电流的相位相等且为0，波束指向角为分别为5°、10°、15°

二、仿真内容与结果

仿真1(如图7)，使用随机相位(初始条件一)和均匀分布口径电流生成的初始迭代相位(初始条件二)进行迭代傅里叶变换，使用还原的相位和采样幅值进行近远场变换得到的远场方向图与准确值进行比较，可以清楚地看到，这两种初始条件将无法抓取扫描波束天线的波束指向，进而造成远场方向图重建错误。

仿真2(如图8)，使用本发明提出的基于差分进化算法生成的初始迭代相位，结合迭代傅里叶变换算法进行相位还原，并使用还原相位与采样幅值构成的复数场进行近远场变换求得天线远场方向图，可以清楚地看到，本发明提出的方法可有效抓取扫描波波束天线的主波束指向，很好地实现了远场方向图重建。同时可以看到，无论是差分进化算法还是迭代傅里叶变换算法的误差都随着迭代的进行而逐渐减小，并趋于稳定，这说明了本发明算法的稳定性和鲁棒性。

通过一系列的实验仿真对***性能进行了评估，对扫描波束无相位近场天线测量技术的可靠性进行了实验验证，仿真和实验结果表明，不合适的初始迭代相位将无法对扫描波束天线的远场方向图进行重建。仿真和实验均表明基于差分计算算法的初始迭代相位生成算法可有效抓取主波束方向，实现扫描波束天线的高效测量。在测试设备上，由于不进行相位采集，采样设备得到简化，相位处理模块被移除，有效降低了测试成本，因此本发明的适用性和准确度都较高。

针对上述仿真2，开展了相同条件下的实验研究，结果表明，使用实测数据进行波束指向寻找和扫描点位置处的相位还原，并使用近远场变换得到的远场方向图与理论值基本一致，在5°、10°、15°三种条件下使用实测数据重建反相图的误差为2.7％、5％、3.2％，满足测量的基本标准，有效证明了本专利方法的有效性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束无相位近场天线测量方法，其特征在于，所述基于差分进化和迭代傅里叶变换无相位近场天线测量方法包括：

第一步，根据天线的口径形状设置合理的假想口径电流分布，并使用差分进化算法对初电流分布的幅值进行修正，基于满足误差限的口径电流，使用辐射积分求得一扫描平面采样点位置处的相位布作为后续迭代傅里叶变换算法使用的初始迭代相位；

第三步，基于近场扫描数据，以及优化生成的初始迭代相位，使用迭代傅里叶变换算法对扫描点位置的相位进行精确还原；

第四步，使用还原相位和相应采样点位置的幅值组成复数场，并使用近远场变换求得天线远场方向图。

2.如权利要求1所述的基于差分进化和迭代傅里叶变换无相位近场天线测量方法，其特征在于，所述第一步中初始迭代相位的生成包括以下步骤：

(1)定义一个口经场约束：

其中，θ_i和是初始假设远场方向角，k是自由空间的波数；

其中，是0到1之间的随机数种子；

如果对于某一个体产生的随机数满足U_rand,i＞P_c，则该个体无需变异操作，直接复制产生新个体：P_i ⁿ⁺¹＝P_i；

取CR＝0.9，如果对于某一个体产生的随机数满足U_rand,i＞P_m，则该个体不进行交叉操作，直接复制产生新个体，即：P_i ⁿ⁺¹＝P_i′；

(6)选择操作，按照如下公式进行：

(7)按照上述(1)～(6)的步骤，循环进行，直到误差满足要求，根据优化的输出，产生一个口径激励电流分布：

使用叠加法求解得到#1平面的场分布为：

3.如权利要求1所述的基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束无相位近场天线测量方法，其特征在于，所述第二步进行双平面、双极化近场天线幅值探头测量包括以下步骤：测量两平行平面上矩形网格节点位置上的切向场幅值数据，设扫描平面为#1和#2平面，记为：

#1平面：和

#2平面：和

其中提及的采样规则是Nyquist采样定理；

x方向采样间隔满足：c为光速，f为测量频率；

y方向采样间隔满足：c为光速，f为测量频率；

在近场数据采样的过程使用采集幅值信息。

4.如权利要求1所述的基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束无相位近场天线测量方法，其特征在于，所述第三步基于近场扫描数据，使用迭代傅里叶变换算法对扫描点位置的相位进行还原包括以下步骤：设置天线口径面、#1和#2扫描平面，且它们的位置为z＝0、z＝d₁和z＝d₂，并设#1平面位置切向场幅值为#2平面位置切向场幅值为两相互平行平面z＝d₁、z＝d₂切向场也是通过傅里叶变换关系联系在一起的：

对于z＝d₁平面有：

对于z＝d₂平面有：

5.如权利要求4所述的基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束无相位近场天线测量方法，其特征在于，在初始迭代相位的基础上，相位还原的过程包括：

(1)双平面采样幅值的获取，提取使用线极化探头在#1和#2扫描平面上采集的数据，分别记为M_#1和M_#2；

(2)扫描点位置的相位还原，进行相位还原两大步骤，一是，给定初始迭代相位，二是，对扫描点位置的相位进行还原，使用迭代傅里叶变换技术对扫描点位置的相位进行还原；

操作3：使用上文推导的公式，计算得到#2平面的场分布：

使用测量幅值M_#2替代的幅值；

同时，进行误差计算：

6.如权利要求1所述的基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束无相位近场天线测量方法，其特征在于，所述第四步使用还原相位和相应采样点位置的幅值组成复数场，并使用近远场变换求得天线远场方向图包括以下步骤：

则远场方向图表示为：

7.一种应用权利要求1～6任意一项所述基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束无相位近场天线测量方法的高频段扫描波束天线。

8.一种应用权利要求1～6任意一项所述基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束无相位近场天线测量方法的高增益扫描波束天线。

9.一种应用权利要求1～6任意一项所述基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束无相位近场天线测量方法的低副瓣扫描波束天线。

10.一种应用权利要求1～6任意一项所述基于差分进化和迭代傅里叶变换算法的扫描波束无相位近场天线测量方法的波束指向可调的扫描波束天线。