遗传算法在赋形波束阵列天线优化中的应用

本文对遗传算法应用于赋形波束阵列天线优化进行了研究,通过对算法的综合和改进,使赋形波束阵列天线在给定副瓣电平和波束覆盖的条件下,增益得到了明显改善,达到了优化的目的,证实了遗传算法应用于此类问题的可行性和有效性.     

用遗传算法综合波束赋形基站天线

本文利用遗传算法对不等间距阵列天线进行优化,实现了一种赋形波束基站天线。天线模型用矩量法分析,并采用遗传算法综合天线方向图.在优化过程中通过合适的目标函数,保证了天线较好的频段特性,并压制干扰区副瓣、填充服务区零值、控制后瓣。优化后天线在整个工作频段上实际性能为:上副瓣小于－18.32dB,填充零点大于－14.71dB,前后比小于－26dB.与以前的方法相比,本文的结果更接近实际情况,并且该方法可应用于较复杂的天线.本文中的结果对工程和理论研究都有重要意义.     

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。     

77 GHz汽车角雷达宽波束平坦增益阵列天线设计

设计了一款基于波束赋形技术的宽波束、平坦增益平面阵列天线,用于汽车角雷达系统.该阵列天线由三个1×10串馈线阵组成,串馈线阵采用单元不等间距分布的Dolph-Chebyshev天线综合法进行设计以降低副瓣.为了满足汽车角雷达宽视场角(field of view,FOV)的需求,对平面阵列天线采用波束赋形技术以展宽方位面...     

运用遗传算法优化共形球面天线阵列

针对共形球面天线阵列,采用遗传算法这一全局优化方法,在保持阵列孔径不变的情况下,以阵元分布位置作为优化参量,以最大相对副瓣电平为优化目标,进行稀疏优化,减少了阵元数量,降低了成本。仿真结果表明,该方法可有效地降低球形阵列的旁瓣电平。     

基于粒子群算法的天线阵方向图优化

雷达阵列天线常涉及方向图综合,而天线阵综合常常是利用优化算法优化单元幅相及间距等参数的过程。粒子群算法具有理论简单、参数少和易于实现等特点,文中基于这一简单易行的优化算法,给出一种阵列天线赋形波束综合方法。通过优化阵列天线中各单元的馈电幅度和相位同时实现主瓣的赋形和副瓣电平的抑制,或通过仅相位加权实现主瓣波束赋形,得到优良的余割平方赋形。通过实例设计验证了粒子群算法优化天线阵方向图的有效性。     

阵列天线不对称副瓣波束赋形研究

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。本文提供一种设计方法,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。并利用天线阵列和组件做了实验,验证了优化结果的正确性。     

遗传算法在阵列天线赋形波束综合中的应用

基于遗传算法，提出了一种新的阵列天线赋形波束综合方法，在阵列天线单元数，单元间距一定的情况下，对阵列天线单元馈电幅度，相位进行优化选择，使赋形波束达到设计要求，解决了遗传算法在阵列天线赋形波束应用时的关键技术和实现方法，进行了实验例证，获得了优良的赋形波束形状，显示了遗传算法在天线设计中的广泛应用前景。     

基于遗传算法的共形阵副瓣电平抑制研究

针对扫描范围有限的共形阵列天线,在保证天线孔径不变的情况下,基于遗传算法提出了以天线开关矩阵为变量,以最大副瓣电平最小化为优化目标的优化算法。仿真结果表明,该方法可以有效降低天线副瓣电平,提升阵列优化效率。     

任务驱动的自组织蜂群柔性阵列波束赋形算法研究

根据无人机蜂群构型自组织调整位置和权向量能够实现波束指向特定方向的任务需求，该文提出了一种新颖的任务驱动的自组织蜂群柔性阵列波束赋形算法。首先，建立以无人机蜂群距离为约束、以无人机机载天线坐标位置及权向量为优化变量的波束赋形数学模型。接着，应用Lawson准则简化目标函数，将天线坐标位置及权向量的两类变量优化问题简化为天线坐标位置的单类变量优化，解决了波束赋形模型优化变量耦合带来的求解难题。同时，引入辅助变量，进行约束和复杂目标函数的分离，并通过交替方向乘子法进行求解，降低了包含约束的高度非线性优化问题的求解难度。此外，该文将上述算法扩展至目标方向不精确的应用场景。仿真结果表明，该方法可有效降低波束赋形峰值旁边电平。      

共享孔径同心圆阵稀疏交错优化布阵方法

同心圆阵列天线具有波束对称、360°方位角扫描、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于星载、机载、舰载雷达及飞机声呐等领域。在天线孔径有限的情况下，如何进一步提高同心圆阵的孔径利用率，通过孔径的空分复用，设计出子阵稀疏交错分布的多功能同心圆阵列天线，具有较大的研究价值。利用均匀同心圆阵列天线激励与方向图函数存在二维傅里叶-贝塞尔变换关系，基于二维三次插值和密度加权，提出了一种同心圆阵稀疏交错优化布阵的方法。该方法通过对均匀同心圆阵列天线方向图采样值的频谱能量进行分析，采用三次插值的方法，实现了同心圆天线阵列方向图函数到同心圆阵元激励能量的映射转换；基于密度加权的原理，对排序后归一化阵元激励的奇偶交错选取，使得稀疏交错子阵方向图频谱能量均分匹配，实现了同心圆阵的稀疏交错优化布阵设计。仿真结果表明，该方法得到的交错子阵天线具有峰值旁瓣电平低、主瓣宽度窄且方向图性能近似程度高的优点，有效解决了同心圆阵列天线稀疏交错优化布阵的设计难题，实现了两子阵交错的共享孔径多功能同心圆阵列天线设计。     

一种基于遗传算法的波束设计方法

提出了基于遗传算法优化思想的波束设计方法,借助计算机对二十元阵进行波束优化设计。结果表明,使用该方法设计的波束与常规方法相比,获得了更低的旁瓣级,充分说明了方法的可行性和有效性,为多元任意阵的波束设计提供了有益参考。     

阵列方向图综合的一些方法

介绍了几种常用的阵列方向图综合方法。切比雪夫阵列在指定的副瓣电平下主瓣宽度最窄,在指定的主瓣宽度下副瓣电平最低;相位控制技术通过控制阵列各单元的相位实现波束的指向变化;最后介绍了遗传算法并利用遗传算法优化了8元线阵,将其相对副瓣电平抑制到了-50dB。     

Performance of Smart Antenna Under Different Fading Conditions

Optimizing the current distribution of an evenly spaced antenna array has shown to be an efficient approach for reducing side lobe levels. In this article, the Tchebyscheff distribution-based antenna array synthesis approach is combined with an adaptive signal processing algorithm for beamforming and side lobe level reduction in smart antennas in various fading situations. The performance of smart antennas in uniformly spaced linear, planar, circular, and semi-circular arrays are evaluated. The presence of Rayleigh and Rician channels is examined in the network. The least mean square (LMS) and normalised least mean square (NLMS) algorithms are applied as adaptive algorithms. In fading environments, the NLMS algorithm with Tchebyscheff distribution outperforms than the LMS algorithm with Tchebyscheff distribution, with a side lobe level decrease of 11.23 dB. The lowest side lobe achieved with the NLMS algorithm with Tchebyscheff distribution is???45.59 dB for uniform planar array.

     

Synthesis of Thinned Multiple Concentric Circular Ring Array Antennas using Particle Swarm Optimization

In this paper, we propose an optimization method based on Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm for thinning a large multiple concentric circular ring array of uniformly excited isotropic antennas and generate a pencil beam in the vertical plane with minimum relative side lobe level (SLL). The half-power beam width of the pattern is attempted to make equal to that of a fully populated array of same size and shape. The synthesis is performed with a standard particle swarm optimization technique as well as with an improved version of standard PSO. Simulation results of the proposed thinned array are compared with a fully populated array to illustrate the effectiveness of our proposed method.     

A multi-objective approach in the linear antenna array design

We show that linear antenna array design can be modeled as a multi-objective optimization problem. A genetic algorithm is proposed for the solution of this problem. This genetic algorithm efficiently computes the trade-off curve between main beam width and side lobe level for linear antenna arrays with uniform and non-uniform separations. For uniform separation, the proposed algorithm is validated against the Chebyshev method for the cases of 6-, 8-, 10-, and 12-element linear arrays. Simulation results for non-uniform spacing with uniform and non-uniform excitations applied across the array indicate that the trade-off curve between main beam width and side lobe level for uniform spacing arrays can be improved by introducing non-uniform spacing.     

Design of Scannable Non‐uniform Planar Array Structure for Maximum Side‐Lobe Reduction

In this letter, we propose a novel design scheme for an optimal non‐uniform planar array geometry in view of maximum side‐lobe reduction. This is implemented by a thinned array using a genetic algorithm. We show that the proposed method can maintain a low side‐lobe level without pattern distortion during beam steering.     

数字波束方向图综合技术

数字波束形成技术充分利用了阵列天线所检测到的空间信息,可以获得超分辨率和低副瓣的性能、实现波束扫描和波束赋形等。提出一种基于线性约束最小方差波束形成算法的方向图综合算法,算法通过迭代运算,能够获得需要的方向图形状。算法仿真以降低由24个天线单元组成的均匀圆阵的方向图副瓣为例,通过3次迭代运算,将副瓣电平降至-40dB左右,满足了工程需要,说明算法是有效、可行的。     

无线能量传输中平顶波束的分析应用

平顶波束在无线能量传输中能够保证接收端功率密度的均匀性,对提高接收效率以及简化整流电路的设计具有重要意义。该文首先基于Orchard综合,控制Schelkunoff单位圆零点位置,得到了实现平顶波束的条件;然后通过引入Sinc函数,给出了平顶波束的解与平顶宽度的对应关系;最后利用微扰法编程计算,讨论了平顶宽度与矩形系数、波纹系数、副瓣电平之间的数值关系。以一款10元阵为例,实现了副瓣低于且宽度很窄的平顶波束,验证了该文方法和结论的有效性。     

大型阵列天线子阵划分及栅瓣抑制方法

利用遗传算法(genetic algorithm, GA)将大型阵列划分为非均匀邻接子阵,以主旁瓣比作为适应度函数,并对遗传操作增加约束条件,得到具有栅瓣抑制能力的子阵结构。提出了基于子阵级的波束扫描方法,在每个扫描分区内无需改变阵元权值,仅通过子阵级数字波束形成即可完成阵列的波束扫描,并分析了不同扫描角对阵列方向图的影响。为了抑制大扫描角带来的高旁瓣,运用自适应原理使子阵级方向图在高旁瓣位置形成凹陷。分析与仿真结果表明,该方法能够进一步提高阵列方向图的主旁瓣比,增加扫描分区的范围。