一种直线阵列天线辐射散射特性折中设计方法

给出直线阵列天线的辐射散射特性阵元间距折中设计方法。运用该方法对8单元贴片阵列进行仿真验证,结果表明设计的贴片阵列可以在满足辐射性能的基础上,带内和带外单站RCS的强散射点得到了有效抑制,使其在绝大多数入射角处于低散射状态,从而证明了该方法可以快速、有效地指导兼顾辐射性能的低散射阵列设计。     

混合算法在稀布阵设计中的应用

提出把混合优化算法IGA-EDSPSO(Improved Genetic Algorithm-Extremum Disturbed Simple Particle Swarm Optimization)和基于RWG基函数的MoM-PO混合算法用于最小阵元间距约束的稀布阵列设计中.通过调整阵元间距来优化辐射阵因子,改善了阵列天线的辐射性能.与以前的方法相比,该方法在处理大型阵列时,降低了对计算机资源的需求,有效地实现了考虑互耦情况下副瓣电平的抑制,真实地考虑了天线的整个结构对于方向图的影响,对低副瓣电平阵列天线的设计有一定的指导意义和参考价值.     

阵元夹角对短波双层对数周期天线阵的影响

采用矩量法分析了短波双层对数周期天线扇形阵的辐射特性,研究了二元扇形阵辐射方向图与阵列单元之间夹角的关系,计算了不同阵元个数的双层对数周期天线扇形阵的增益.研究结果表明,当阵元夹角为单元对数周期天线的结构张角时,二元扇形阵的辐射特性最好,且二元扇形阵的增益高于三元和四元扇形阵的增益.     

基于机电耦合的有源相控阵天线辐射和散射特性综合优化

针对有源相控阵天线的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)计算复杂、缩减困难,以及RCS与辐射性能难以兼顾问题,基于阵面结构变形与安装引起的辐射单元位置偏移分析,利用辐射单元相位误差,建立了有源相控阵天线阵列散射因子RCS的机电耦合模型.并基于该耦合模型,应用粒子群优化算法,优化阵面所有辐射单元的安装高度,以实现有源相控阵天线辐射性能和散射性能的全优.仿真结果表明,所建立的耦合模型及综合优化方法能够在保证有源相控阵天线辐射性能的条件下,有效缩减其RCS,具有重要的工程应用价值.     

应用于卫星电视广播接收微带天线的设计

本文设计了一种应用于卫星电视广播接收(Ku波段)的左旋圆极化微带天线,分析并仿真了天线的几何参数对天线工作性能的影响.通过对各几何参数的优化,使天线具有良好的轴比特性和辐射特性,并可作为阵元组成卫星接收微带天线阵列.     

一种新型宽带双极化低剖面复合式阵列天线

提出了一种利用多种形式的辐射贴片阵元组成的复合式阵列天线。阵元采用了多种形式的馈电方法。部分阵元和馈电微带线直接连接馈电,其他阵元和馈电微带线采用电磁耦合进行馈电。通过优化辐射贴片的形状、对应的馈电方法、辐射贴片连接端的阻抗调节块、阵列单元之间的阻抗调节段,在宽频带内不但获得了良好的阻抗特性,也实现了期望的赋形辐射方向图。测试结果表明,该阵列天线高度小于中心频率的0.06个波长,相对阻抗带宽(驻波比小于1.45)和辐射带宽分别超过23%和17%。     

六边形平面天线阵优化稀疏布阵研究

本文首先对遗传算法进行改良,并精心设计了适应函数,以确保遗传算法快速收敛;然后,应用改良后的遗传算法对天线单元正三角形排列的六边形平面阵进行优化稀疏布阵处理,以改善其辐射特性.本文还研究了优化稀疏阵的频率特性,并提出了仅对阵列天线外边缘部分进行优化稀疏处理以达到改善整个阵列天线辐射特性的方法,该方法具有优化区间小和计算量少等优点,为以改善性能和降低造价为目的的大型阵列天线优化稀疏处理提供了一条有效途径.结果表明通过优化稀疏处理,六边形平面阵的辐射特性可以获得相当大的改善,天线阵的最大旁瓣电平降低了7.5~9.4dB,仅对阵列天线外边缘部分单元进行优化稀疏处理可以达到与对全部单元进行优化稀疏处理相同的性能改进.     

基于模式项散射的吸波结构

天线雷达散射截面(RCS)的缩减是隐身平台实现低散射特性的关键。吸波结构是缩减目标RCS的重要技术手段,而又难以避免对天线辐射性能产生恶化影响。针对微带天线提出了基于模式项散射的吸波结构设计方法,利用吸波结构模式项散射与微带天线的结构项散射进行对消,达到天线带外雷达散射截面缩减的效果。通过仿真验证,在工作中心频率为10 GHz的微带天线2×2元阵加载该吸波结构,可在不影响天线阵列辐射性能的基础上,对天线阵列5 GHz的法向RCS带来8 dB缩减效果。实测结果表明,在某Ka频段天线阵列加载该吸波结构,对天线阵列X频段法向RCS有6 dB缩减效果。     

低副瓣智能天线阵型研究

由于智能天线所处电磁环境的特殊性,实现低副瓣特性及快速波束赋形尤其重要。本文从阵型角度出发,计算了圆阵中心阵元、圆阵层数及阵元密度分布对于降低副瓣的作用,并分析了球面阵列的辐射特性;所得结论可供智能天线的阵型设计参考。     

改进CQPSO算法的双频航向信标方向图优化

针对仪表着陆系统中的双频航向信标（localizer,LOC）阵列天线最大旁瓣电平抑制和覆盖性能优化问题,改进了一种混沌量子粒子群（chaos quantum particle swarm optimization,CQPSO）算法,对既定约束的LOC阵列天线方向图进行馈电参数寻优。在分析双频LOC覆盖形成的基础上,剖析了国际民航组织对LOC信号的覆盖要求,获得LOC方向图应满足的约束条件。为提升全局寻优能力和有效避免陷入局部最优,引入混沌思想和加权平均最优位置对CQPSO算法进行改进,使用改进的CQPSO算法对20阵元等间距LOC阵列天线进行约束条件下的馈电参数寻优,并依据所获得的馈电参数仿真分析LOC阵列天线的方向性。仿真实验表明,改进CQPSO算法寻优得到的馈电参数形成的方向图,相比于目前广泛使用的24阵元等间距LOC阵列天线的方向图,在天线数量减少16.67%的情况下,航道信号辐射的最大旁瓣电平降低了3.32 dB,且覆盖性能更好;而相比于目前广泛使用的20阵元不等间距LOC阵列天线的方向图,航道信号辐射的最大旁瓣电平降低了25.55 dB,证明了改进CQPSO算法的有效性。     

运用遗传算法结合FFT进行多单元失效阵列校准

提出了利用遗传算法（GA）结合快速傅立叶变换（FFT）方法来进行阵列失效的校准,通过引入傅立叶变换的变换域和角域的映射,在变换域中利用FFT计算个体阵列的阵因子,减少了GA评估个体的时间,从而大大提高了失效校准的速度。以一个-35分贝副瓣电平的32单元阵列为例,校准一单元失效和二单元失效的时间都减少了至少一个数量级,算法也可应用于两个以上单元失效的情况。     

基于和声搜索的稀布线阵旁瓣电平优化*

采用和声搜索算法研究了带约束条件的稀布线阵峰值旁瓣优化问题.探讨了稀布阵综合中的天线口径、阵元数目以及峰值旁瓣的关系,并拟合了三者的数学模型.仿真结果表明,与现有优化算法相比,改进的和声搜索算法具有更快的收敛速度;在峰值旁瓣优化中,不同阵元数目可获得最佳的天线口径;而在固定天线口径条件下,少量的阵元可获得更佳的峰值旁瓣.天线口径、阵元数目以及峰值旁瓣的相互关系可为稀布线阵的优化设计提供参考和借鉴.     

Evolutionary optimization for pattern synthesis and reduction of mutual coupling of linear antenna arrays

Optimal design of antenna arrays to minimize the mutual coupling effects in the geometrical arrangements of the linear antenna array (LAA) and circular antenna array (CAA) is dealt with in this work. Two different cases are considered to reduce the effect of LAA and CAA: Case‐1 in which the current excitations of the antenna array are considered to get the optimal radiation pattern of two geometry called LAA and CAA and Case‐2 in which inter‐element spacing and current excitations are both optimized for LAA geometry. A cost function that involves the mutual coupling factor as an optimization factor is developed to reduce the side lobe level (SLL), which takes mutual coupling effects into consideration. Excitation values and inter‐elemental spacing are optimized using particle swarm optimization (PSO). In LAA, for 8‐, 12‐, 16‐element arrays, SLLs are reduced by ?15.52, ?16.71, and ?17.78 dB in Case‐1. For the same sets of element arrays, SLLs were reduced by ?17.35, ?19.71, and ?20.26 dB in Case‐2. In CAA, the current excitations of the antenna array are optimized. For 8‐, 12‐, and 16‐ element arrays, SLLs are reduced to ?7.405, ?10.52, and ?9.43 dB, respectively. The arrays coded with the help of MATLAB based computation and the results obtained by MATLAB are validated by using CST.     

一种多约束稀布线阵的天线综合方法

 针对有阵元间距上、下限约束与口径约束的稀布直线阵列综合问题,提出了一种基于向量映射的改进遗传算法.该方法将遗传变量与阵元间距按照特定的关系进行映射,从而使阵元间距的强约束优化问题转换为仅含遗传变量上、下限约束的优化问题,从根本上避免了遗传操作中的不可行解.通过抑制天线峰值旁瓣电平(PSLL)的稀布阵仿真,验证了该方法的有效性和稳健性,且能获得比现有方法更高的优化效率.     

有源相控阵天线瞬时宽带性能改善研究

采用无色散特性的模拟或数字移相器会导致天线波束指向随频率发生变化,即相控阵天线的孔径效应。工程上一般在子阵级别上采用色散特性的实时延迟线拓展相控阵天线瞬时带宽,但是子阵级延时量化误差会产生周期性栅瓣,导致天线副瓣性能恶化。文中提出在通道(或多通道收发组件)上设置小位延迟线、与子阵级大位延时线叠加使用,消除或改善子阵级延时误差造成的性能恶化。结合X波段有源二维阵列天线,对单元级、子阵级、子阵+单元两级三种情况进行了仿真。仿真结果表明,子阵+单元两级延时方法在扩展相控阵天线瞬时带宽的同时,能明显改善相控阵天线的副瓣特性,且具有较强的工程可实现性。     

MEMS压电超声换能器二维阵列的制备方法

针对超声换能器阵列中阵元密度难以提升和工艺重复性差等问题,提出了一种基于硅-硅键合技术的MEMS压电超声换能器二维阵列的制备方法,并采用该方法制备了阵元间距小至150μm的密排二维换能器阵列。阵列中每个声学单元均为由上电极、压电材料(PZT)层、下电极和支撑层组成的多层膜结构,并通过其弯曲振动模式实现超声波的发射和接收。制备样品的测试结果表明,采用该方法制作MEMS压电超声换能器阵列,具有阵元间距小、工艺流程可靠、成品率高、一致性好、工作频率(2.45MHz)与设计值(2.5MHz)的吻合度高等优点,适用于医学成像等高频超声成像系统。     

基于遗传算法和模拟退火的不等间距稀布阵的设计

副瓣电平在天线阵列的设计中是很重要的指标,已经有很多方法进行这方面的改进。该文在稀布阵概念的基础上,引入了距离微扰,提出不等间距稀布阵的模型,来进一步改善天线阵的副瓣电平,并且利用遗传算法和模拟退火对这种不等间距稀布阵进行了综合设计。给出了200元线阵和40×20面阵的优化结果,从仿真结果可以看到天线副瓣电平得到了改善。     

运用遗传算法综合稀疏阵列

本文运用遗传算法(GA)综合稀疏阵列(单元从规则栅格中稀疏)时,不仅优化单元间距,而且将单元激励也作为优化变量,从而提供了更多的自由度来控制稀疏阵列的性能.其中,单元的幅相加权在数字波束形成天线中可以很容易通过数字方法实现.由于稀疏阵列间隔是栅格的整数倍,因此采用了GA结合快速傅立叶变换的方法加快阵列方向图的评估,提高了优化效率.     

二维固态有源相控阵失效单元补偿新方法

提出二维固态有源相控阵失效单元补偿的新方法，该方法基于失效单元矩形切割和线性规划方法。可适用于有源阵列多单元任意失效分布的实时补偿。在保证失效补偿后两主平面副瓣性能完全恢复的情况下，用线性规划方法对空间平均融瓣进行了优化。由于采用实数算法，仅需对非失效单元的幅度进行调整。理论分析及模拟计算表明该方法在工程应用中是切实可行的。     

0-1规划的稀布同心圆阵方法研究

提出了一种基于0-1规划的稀布同心圆阵设计方法.将差分进化算法应用于0-1规划中,截取通过同心圆阵面主波束的多个切面,以切面内远场辐射方向图的副瓣电平、波束宽度和阵列单元数量为目标,降低相控阵成本.文中对一个9环和一个10环同心圆阵进行了仿真计算分析,证实了方法的有效性.使用该方法计算后,9环同心圆阵单元数量由原来的279个减少为161个,副瓣电平由原来的-17.4 dB降低为-20.8 dB,半功率波束宽度增大了0.22°.10环同心圆阵单元数量由原来的341个减少为190个,副瓣电平由原来的-17.4 dB降低为-23.9 dB,半功率波束宽度增大了0.79°.