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4020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。     

采用FFT-PSO策略的多约束稀疏阵天线方向图综合

采用稀疏布阵的相控阵测控天线,阵元等幅激励时的阵列峰值副瓣电平无法满足指标要求.在考虑天线增益、半功率波束宽度等指标约束时设计了合适的适应度函数,并基于粒子群算法(PSO)对阵元激励幅度进行优化以降低天线副瓣电平.同时,分析了等间距栅格平面阵列天线方向图与离散傅里叶变换的关系,采用快速傅里叶变换(FFT)降低了阵列方向图计算复杂度.仿真结果表明,该方法可有效降低峰值副瓣电平和计算复杂度.     

基于遗传算法的栅格天线阵旁瓣电平优化方法

在推导出栅格天线阵列方向图的基础上,提出一种基于遗传算法的栅格天线阵旁瓣电平优化的方法。此方法首先简化栅格天线阵物理模型,给出等效模型下的阵列方向图,然后以栅格天线阵的短边电流幅度为优化参量,以阵列天线方位面的副瓣电平为适应度函数,利用遗传算法的最优化搜索得到满足副瓣要求的电流幅度,再通过电流幅度计算辐射单元阻抗,最终设计出满足要求的低旁瓣栅格天线阵。为了验证该方法的有效性,对一种频扫微带栅格天线进行了优化,在电磁仿真软件中对优化后的天线进行了仿真,根据设计结果加工制作了原型天线并进行了测试,测试结果显示优化后天线阵的副瓣电平降低了5dB,优化效果明显。     

K波段低副瓣波导缝隙驻波阵设计

本文设计了一种 K 频段低副瓣波导缝隙驻波阵天线,给出了实现低副瓣的方法。设计副瓣电平为-27dB,缝隙幅度分布按-30dB 泰勒分布计算,结合高频仿真软件 Ansoft HFSS 对各缝隙归一化导纳进行计算,建立仿真模型并优化天线各参数。依据设计结果加工实物并测试其方向图及增益。测试结果表明,该天线在工作频带内波束宽度约 3°,副瓣电平小于-27dB,工作频带内增益大于 30.8dB,仿真结果与实测结果相符,设计满足指标要求。     

随机幅相误差对线阵方向图最高副瓣电平的影响研究

副瓣电平是天线的重要技术指标之一,较低的副瓣电平可以减弱杂波影响、提高雷达的抗干扰能力。但在实际设计天线的过程中,不可避免的会引入随机误差,使得阵列的口径分布发生变化,直接影响天线阵的性能。随机误差的引入最终都可以表现为阵列各个单元的幅度误差和相位误差,故需要分析随机幅相误差对阵列天线副瓣电平的影响。本文以此出发,应用统计学理论,得到计入随机幅相误差后阵列副瓣区副瓣电平的统计特性,并由此分析在整个副瓣区域内最高副瓣电平的统计特性。结合计算机仿真,证明分析计算结果的正确性。     

差分进化算法在阵列天线波束赋形中的应用

在相控阵天线的应用中,有时需要实现左右不同的副瓣电平。为了减少计算量,我们希望能使用尽量少的参数实现对副瓣不同要求的波束赋形。本文提供一种设计方法,针对一个16 单元的阵列,只对天线16 个单元的幅度以及其中一个单元的相位进行优化,其15 个单元的相位随扫描角度变化。通过差分进化算法的优化能迅速方便的得到所需 的幅度相位值,对各个扫描角度实现不同副瓣的波束赋形,使天线在左右的副瓣电平分别为-25 dB 和-35dB。     

相位加权在天线振幅加权中的应用

本文研究在天线振幅加权中,应用相位加权所能取得的结果。进行了理论分析和实际计算。计算结果表明,在天线振幅加权上,应用相位加权,能够进一步降低天线副瓣电平。这对于收发共用阵列,当接收阵列与发射阵列的副瓣要求不同时,提供了实际可行的有效设计方法。     

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.     

天线副瓣对雷达探测的影响研究

雷达天线均有副瓣,而且覆盖主瓣以外的所有区域。为了分析天线副瓣辐射对雷达探测的影响,建立了副瓣辐射、副瓣接收模型,给出了副瓣损耗因子、杂波增强因子与天线主瓣零点宽度、平均副瓣电平的关系公式。理论分析和计算表明,天线副瓣对雷达最大探测距离有一定的影响,对副瓣自卫距离有较大的影响,对杂波的影响很小。当天线副瓣较低时(平均副瓣电平优于-30dB),副瓣损耗因子对最大探测距离的影响可忽略不计;当天线副瓣较高时(平均副瓣电平-27~-20dB),副瓣损耗因子对最大探测距离的影响应予考虑。     

雷达罩“闪烁瓣”的计算

在考虑雷达罩体的反射影响情况下，研究加罩后的天线方向图，给出平均副瓣电平、均方根副瓣电平及其方根误差的计算方法。     

机载有源相控阵天线阵的可靠性研究

天线的超低副瓣特性是影响机载相控阵雷达下视能力的一个重要指标。在传统的机载相控阵雷达天线的可靠性设计中是采用对n中取k的表决模型,该方法没有考虑失效T／R组件在天线阵列中所处的物理位置对于天线副瓣性能的影响。通过仿真分析,提出了一种计算有源相控阵雷达天线阵可靠性的新模型,该模型统筹考虑了失效组件的物理位置因素的影响并归纳出新的计算公式,并在此基础上举例说明。该可靠性新模型可用来指导机载相控阵天线的可靠性预计、分配和设计。     

机载相控阵雷达天线阵的可靠性新模型

影响机载相控阵雷达下视能力的一个重要指标是天线的超低副瓣特性。在传统的机载相控阵雷达天线的可靠性设计中是对n中取女的表决模型冗余量进行压缩,该方法没有考虑失效T／R组件的分布位置对天线超低副瓣性能的影响。通过数学归纳法建立了在收发组件失效分布约束奢件下,机载相控阵雷达天线阵的可靠性数学模型。该模型的正确性经过了仿真验证。通过实例比较说明了传统可靠性设计方法可能带来的工程设计风险。该模型可用来指导机载相控阵天线的可靠性设计。     

OFDM MIMO radar waveform design for targets identification

In order to obtain better target identification performance, an efficient waveform design method with high range resolution and low sidelobe level for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) multiple-input multiple-output (MIMO) radar is proposed in this paper. First, the wideband CP-based OFDM signal is transmitted on each antenna to guarantee large bandwidth and high range resolution. Next, a complex orthogonal design (COD) is utilized to achieve code domain orthogonality among antennas, so that the spatial diversity can be obtained in MIMO radar, and only the range sidelobe on the first antenna needs suppressing. Furthermore, sidelobe suppression is expressed as an optimization problem. The integrated sidelobe level (ISL) is adopted to construct the objective function, which is solved using the Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (BFGS) algorithm. The numerical results demonstrate the superiority in performance (high resolution, strict orthogonality, and low sidelobe level) of the proposed method compared to existing algorithms.     

一种波导窄边裂缝天线缝隙倾角的改进方法

为减小波导窄边裂缝天线缝隙间互耦对天线性能的影响, 实现低副瓣的设计, 提出了一种倾角波动分布的设计方法.天线电流分布选用泰勒分布, 利用HFSS软件确定缝隙倾角初值, 在此基础上得到波动分布的倾斜角度, 并通过遗传算法对缝隙倾角进行优化.使用Matlab与HFSS软件联合仿真, 省略了建模、设置参数等大量操作, 提高了设计效率.基于此, 设计了一款长度为1.2 m的X波段波导窄边裂缝天线, 仿真发现副瓣电平比传统设计方法低2.17 dB, 加工了天线实物并进行了测试, 天线实测增益和副瓣电平分别为20.9 dBi和-28.7 dB, 验证了方法的有效性.     

混合扫描多子阵平板天线旁瓣电平优化研究

多子阵技术是平板天线动中通降低天线系统高度的重要方法,但其离散口径却带来了高旁瓣,且难以通过传统的不等幅馈电技术得以抑制.文中从理论上分析了混合扫描多子阵平板天线的方向图特性,给出了几种降低旁瓣电平的方法.以降低天线扫描范围内的最高旁瓣电平为目标,采用遗传算法对子阵间距进行优化研究,仿真结果表明子阵间距优化可以显著降低天线的旁瓣电平.该方法与分析结果可为多子阵平板天线的设计提供参考.     

宽角扫描侧馈偏置卡塞格伦天线的优化设计

为满足星载天线空间电扫描的要求,研究了宽角扫描侧馈偏置卡塞格伦天线(SFOC)的设计问题.给出了SFOC天线的结构形式,通过射线追踪的方法对SFOC的最佳馈源位置和最佳馈源指向进行了优化设计.二者的确定不仅改善了SFOC天线系统的扫描特性,而且提高了它的工程可实现性.分析结果表明,该SFOC天线在宽角扫描过程中,方向图畸变很小,增益损失和副瓣电平均达到了设计要求,从而为全球扫描星载天线的设计提供了有效的方案.     

位置误差和相位误差对模块化天线阵的影响

对于采用自定位设计的模块化天线阵，推导了单元位置误差和子阵位置误差的取值范围与天线副瓣累积概率的关系，以及相位误差与天线副瓣累积概率的关系。通过实例证明，欲实现的天线的副瓣值不同，不同方向的位置误差对天线副瓣累积概率的影响是不同的。     

Conformal four-beam antenna arrays with reduced sidelobes

Investigations on sidelobe reduction in multibeam conformal antenna arrays are presented. The recently presented concept of sidelobe reduction in planar multibeam antenna arrays in conjunction with the phase compensation technique has been applied for the design of reduced sidelobe multibeam conformal antenna arrays. Six- and eight-element antenna arrays fed by modified Butler matrices have been investigated and minimum radii have been found for which the sidelobe level is comparable to the respective planar multibeam arrays. A novel fully integrated six-element four-beam antenna array has been successfully designed in which sidelobes equal -14 dB for all four beams have been achieved.     

口面幅相误差对泰勒分布天线阵副瓣的影响

鉴于泰勒综合法是一种常用的低副瓣天线的综合方法,文中用MATLAB模拟计算,分析了口面幅相误差对泰勒线阵方向图副瓣的影响,并给出设计副瓣为-40 dB,要使副瓣误差在8 dB以内,天线幅度相位所允许的最大误差。