非周期阵列天线辐射性能的研究

针对非周期大间距矩形阵列,运用遗传算法对其进行优化布阵和幅度加权,得到各阵元最佳的位置和幅度分布,使得阵列扫描范围内的副瓣电平最低。研究了阵元间距、阵列扫描范围、单元天线波束宽度等3种因素对阵列副瓣电平和增益的影响,得到了各因素对阵列辐射性能影响的规律。通过遗传算法优化得到了扫描范围内副瓣电平最低时的阵元间距,可用于指导工程设计。     

基于副瓣峰值控制的天线阵方向图综合

在干扰入射方向,自适应天线阵方向图会产生零陷,使副瓣电平降低。根据自适应阵列的这一特性,应用一种基于最大输出信噪比准则的改进自适应算法对天线阵进行方向图综合。假定有大量干扰信号施加到方向图副瓣区,通过只对副瓣峰值电平进行控制调整加权值,降低副瓣电平,得到满足副瓣要求的目标方向图,使算法得到简化。可以应用于不等间距直线阵列和矩形平面阵的方向图综合问题。考虑了阵元间的互耦及阵元方向图特性的影响。仿真结果证实了该算法是可行的。     

低副瓣任意波束直接合成算法研究

在传统阵列天线波束赋形设计中，通过对阵元天线辐射方向图进行幅度相位加权，获得阵列合成方向图.通常阵元激励幅度相位权值的获取，取决于优化算法对目标方向图和阵列合成方向图的对比，通过对阵元激励幅度相位进行大量随机选参后，获得优化结果.由于算法通常是基于相关的阵元方向图，且算法中缺乏副瓣抑制机制，使得方向图合成效率不高且副瓣效果通常不理想.该文设计了一种任意波束直接合成算法.该方法首先在阵元方向图的基础上获得一组互相独立的高增益窄波束（自由基波束），然后基于此波束进行方向图的直接合成，使波束赋形问题统一到基于自由基波束权值运算的范畴内，对波束赋形问题进行了统一，避免了未知参量的随机优选过程，极大提升了阵列天线波束赋形设计的效率.同时在自由基设计的过程中结合了副瓣抑制机制，且这种副瓣抑制机制与波束赋形过程互相独立，使合成波束的副瓣天然地具备了低副瓣的特征.     

基于CVT 排布的非周期栅格密度加权阵设计

相比传统周期栅格密度加权阵,非周期排布密度加权阵有很多优点,但对非周期排布密度加权阵的设计方法却不完善。该文提出了一种利用质心Voronoi 图设计密度加权阵的新方法,这种方法可以按照预期幅度加权设计非周期排布的密度加权阵,得到的单元排布具有非周期性和匀称性的特点。作为例子分析了一个直径为32.8 的圆形阵,分别计算了按圆口径泰勒分布25 dB, 30 dB, 35 dB 和40 dB 副瓣设计的阵列方向图。相比已有文献中的计算结果,用该方法能获得更好的副瓣性能和口面效率。      

基于有向阵元的圆环阵列自适应波束形成分析

在自适应波束形成技术中,相比于线阵,圆环阵列有着许多不可比拟的优势,其主要缺点是副瓣电平比较高。本文通过引入具有不同辐射函数的有向阵元来改善圆阵的这一性能。引入有向阵元有效地降低了圆环阵列方向图的副瓣电平。     

基于粒子群算法的宽带真延时方向图栅瓣抑制方法

针对阵元间距大于信号波长引起阵列方向图出现栅瓣的问题,该文提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的宽带真延时方向图栅瓣抑制方法。该方法首先定义了基于宽带真延时的阵列能量方向图,其次构造了以阵列能量方向图的最高副瓣电平作为适应度函数,最后利用粒子群优化算法优化阵元分布来实现对阵列方向图栅瓣的进一步抑制。仿真结果表明:相比于单独使用粒子群算法和单独使用宽带真延时方法,该方法对方向图栅瓣的抑制性能更加有效,在此基础上,该文还研究了阵元个数、平均阵元间距、信号时宽和信号中心频率等因素对方法抑制栅瓣性能的影响。     

一种唯相位加权降低天线副瓣技术研究

通过分析几种优化阵列副瓣算法的特点,提出将差分进化算法与模拟退火方法相结合的方法,实现了唯相位加权降低阵列天线副瓣。采用快速傅里叶变换法提高计算阵列天线方向图的效率。为了证明该方法的有效性,给出了40×40均匀阵列的唯相位加权低副瓣优化结果,阵列天线副瓣唯相位加权优化后达到了-22.13 d B。     

子阵旋转和子阵错位在非周期阵列应用中的对比分析

随着预警探测需求的提升,大单元间距阵列的应用得到了快速发展,阵列栅瓣的有效抑制是大单元间距有限扫描阵列设计中的一项重要内容。文中首先介绍了非周期阵列抑制栅瓣的原理;然后,对子阵旋转和子阵错位两种非周期排布栅瓣抑制形式进行了仿真对比,从栅瓣电平、近区副瓣电平、量化瓣、阵列重构、极化形式五个维度分析了子阵旋转和子阵错位的性能优势,对大单元间距阵列的设计具有一定的工程指导意义。     

圆柱面上的轴向偶极子阵的低副瓣方向图优化综合

本文利用新的非线性最优化方法讨论圆柱面上的轴向偶极子阵的低副瓣方向图优化综合问题，利用阵列的单元可实现增益方向图，我们把阵列综合问题表述为一个约束非线性规划问题，采用新直接法求解该问题即可得出一组使阵列的总方向图满足副瓣指标要求，同时具有尽可能高的方向性系数的激励系数，如果阵列的总方向图不能达到副瓣指标，则可得出一组使阵列方向图在可达到的副瓣方向图综合设计的模拟计算结果。     

基于序列二阶锥的平面稀疏阵方向图重构

针对稀疏阵列天线多方向图可重构问题提出了一种基于序列二阶锥的算法。通过引入共轭对称激励,将方向图的上下界约束转化成凸问题;通过辅助变量的迭代加权,将稀疏阵列的阵元位置优化和多方向图的赋形转化为序列二阶锥问题。文中将算法从线阵推广至面阵,在任意主瓣宽度、响应波纹、零陷及副瓣电平的约束下,通过改变阵元的激励,皆可优化阵元位置排布。仿真结果验证了算法的有效性,可以达到降低天线系统成本的目的。     

Fractal design of multiband and low side-lobe arrays

Most array factor design techniques are highly dependent on the operating wavelength. In this paper, a novel technique based on fractal structures is described for multiband operation. The analysis is focused in two different approaches: the fractal spatial arrangement of array elements and the fractal design of array factors. Although the patterns of fractal arrays show some interesting similarity properties at several bands, the directivity is not held constant through the bands. Nevertheless, such structures have been shown to be useful for designing low side-lobe arrays with equally weighted current elements. On the other hand, the fractal array factors presented do keep the same shape at several bands because they are designed as self-similar curves. The arrays that would synthesize such patterns present a characteristic power-law current distribution analogous to the spectral distribution of the bandlimited fractal Weierstrass function     

一种测向阵列天线的研究

介绍了一种测向阵列及其副瓣抑制阵列的工作原理,通过对偶极子天线进行分布加载,显著展宽其频率带宽,控制各阵列单元间距和相移量,实现了5∶1带宽内交叉波束的高精度测向和测向阵列的副瓣抑制。     

基于虚拟阵叠加原理的阵列抗干扰方法研究

提出了一种基于虚拟阵叠加原理的阵列抗干扰方法。将相控阵列分解成一个主阵列和 N 个虚拟阵列,主阵列采用 Taylor 幅度加权实现低旁瓣电平,并通过相位控制使主波束对准来波方向。虚拟阵列也采用 Taylor 加权,并在主阵列旁瓣上产生 N 个零点,实现阵列的旁瓣对消, 虚拟阵的低旁瓣将减少对阵列主波束的影响,虚拟阵加权后与主阵列叠加最终得到整个阵列抗干扰的幅相权值。文中使用该方法对一个 24 元直线阵进行抗 3 个干扰的设计验证,在 3 个干扰方向实现了小于-100dB 的零点,证实了该方法的有效性。     

应用于24GHz物位雷达的微带阵列天线设计

为了提高24 GHz物位雷达系统的精度和抗干扰能力,设计并制作了一款高增益、低副瓣、易集成的微带阵列天线。为了抑制天线的副瓣电平,该天线各阵元间的电流采用同相不等幅分布设计;同时,采用两种不同馈线的单元和串并联混合馈电网络,降低了馈电网络的设计难度。实测结果表明,该阵列天线的带宽为690 MHz(23.77~24.46 GHz),最大增益达到20.1 dBi,E面和H面的副瓣电平分别为-20.7 dB和-19.3 dB。该阵列天线结构紧凑、可靠性高,可用于24 GHz物位雷达系统。     

分布式阵列方向图综合方法研究

针对分布式阵列孔径栅瓣或旁瓣抑制问题,结合分布式阵列结构与方向图乘积定理, 提出了一种分布式阵列双程方向图设计方法。首先,通过综合适当的阵列因子和子阵方向图函数来最大限度地消除栅瓣并降低旁瓣级;其次,采用 Minimax 准则进行发射方向图权值设计来进一步抑制存在的栅瓣;最终,采用独立的发射和接收天线阵列,基于方向图相乘可以获得无栅瓣影响的大孔径分布式阵列。仿真分析结果表明,该方法能够有效抑制分布式阵列的栅瓣和旁瓣,获得期望的阵列方向图性能,有助于提高雷达探测能力。     

A new low-side-lobe pattern synthesis technique for conformalarrays

The application of the new nonlinear optimization algorithms to array design is demonstrated by the low-side-lobe pattern synthesis of conformal arrays. By adopting the information of array element realized gain patterns the authors formulate synthesis problems as nonlinearly constrained optimization problems, and propose a direct method to solve them. The technique allows them to find a set of array coefficients that yield a pattern meeting a specified side-lobe level and achieving the maximum directivity, if such a set of array coefficients exists. If the side-lobe specifications cannot be met with the given array, the technique will result in a set of coefficients that yield a pattern meeting the best attainable side-lobe level and having directivity as high as possible. Simplified synthesis problems for an axial dipole array in an infinite, perfectly conducting cylinder are discussed, and numerical results are given. The synthesis technique works for general array patterns     

基于混合三角变异差分进化算法的平面稀疏阵列约束优化

针对旁瓣零陷凹面约束的稀疏平面阵列优化及算法早熟等问题,该文基于参数自适应的思想,提出一种混合三角变异差分进化算法。通过引入旁瓣零陷凹面约束矩阵,构建自适应惩罚函数,时变权重组合变异策略与交叉策略,提高算法前期全局搜索能力和后期收敛能力,最终实现峰值旁瓣电平和旁瓣零陷凹面的平面阵列约束优化。仿真结果表明,对比混合三角变异策略前的算法,该算法在完成稀疏阵列峰值旁瓣电平优化的同时,能在指定旁瓣区域完成零陷凹面设计,降低有源干扰影响。     

雷达-通信一体化平面阵列天线共享设计

针对机动作战平台的天线共享需求,本文提出了一种面向雷达通信一体化的平面阵天线孔径分配方法。首先在平面阵列的基础上建立了共享孔径的模型;其次,将阵元位置的分配转化为多目标优化问题,选择雷达阵列方向图的最高峰值旁瓣电平和通信阵元的信道容量作为优化目标;最后,用改进的遗传算法进行优化计算,并完成了相关的仿真实验。仿真结果证明,雷达最高峰值旁瓣电平和通信信道容量能同时达到工作指标要求,实现了天线孔径的共享。      

Side-lobe constrained beamforming undervirtual expansion of L-shaped array

To reduce the side-lobe level of L-shaped expansion array and improve the output signal to interference and noise ratio (SINR), the algorithm of side-lobe constraint based on minimum variance distortionless response ( MVDR- SC) is proposed. Firstly, the approach of mixing diagonal loading and Mailloux-Zatman (DLMZ) is used to taper the covariance matrix of the expansion array. Then, the second order cone programming ( SOCP) obtained by constructing a new matrix is used to control the beam side-lobe. Finally, the new adaptive weight numbers are constructed by adjusting the proportion between DLMZ and SOCP. Simulation results show that the MVDR-SC algorithm can effectively reduce the side-lobe of beamforming under the L-shaped expansion array and obtain a larger output SINR. At the same time, it has good robustness to the mutual coupling error.