增加副瓣抑制机制的阵列天线波束赋形遗传算法研究

基于遗传算法的激励优化算法是求解阵列天线波束赋形问题时常用的激励求解算法。传统遗传算法在优化阵列天线激励时,对阵元天线方向图矢量叠加获得阵列天线合成方向图后,与目标方向图做相似度判断,经过多次运算获得满足设计要求的激励值。然而算法中通常不关注赋形结果的副瓣抑制,导致阵列天线波束赋形结果副瓣抑制效果不理想。该文提出一种基于一组低副瓣波束线性叠加的波束合成机制,将合成方向图与目标方向图做相似对比,结合遗传算法的优化求解方法,最终获得与目标方向图匹配的合成方向图,且合成方向图具有高副瓣抑制的特性。以一款16阵元 波段微带偶极子线性阵列天线为例,该文提出的具有副瓣抑制机制的遗传算法求得的赋形波束获得了-27.5 的副瓣抑制效果,远远好于传统遗传算法求得的赋形波束-19 的副瓣抑制。     

基于仅相位加权的阵列天线波束赋形优化方法

给出了一种仅改变相位分布的阵列天线波束赋形优化算法.在不改变阵列天线各单元的馈电幅度分布的前提下,为了使天线的辐射波束形成给定的方向图形状,采用联合应用DFP和BFGS公式的变度量优化算法对阵列天线各单元的馈电相位分布进行优化,使得优化后的阵列天线主波束形状能够与预给的波束形状吻合,从而达到设计要求.该方法为N维函数无约束极小值方法,具有快速收敛、计算量小的优点,是一种阵列天线波束赋形的通用方法.     

基于差分进化算法的阵列天线波束赋形研究

在阵列天线波束赋形设计中,通常方法是对阵列的阵因子进行分析,这类方法没有考虑阵列单元的影响,所设计的波束形状与要求的有一定差异。本文将差分进化算法(DE)与高频电磁仿真软件HFSS相结合,分析阵中每个单元的影响,减少波束赋形结果与天线实际方向图之间的差异。文中对一个微带缝隙阵列天线进行了低副瓣优化设计,设计结果和HFSS仿真结果吻合良好,两者之间差异在0.3dB范围之内,验证了设计方法的可行性。     

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.     

一种具有雷电防护功能的高增益垂直极化全向赋形天线设计

设计了一种具有雷电防护功能的大功率高增益垂直极化全向赋形天线.天线采用印刷偶极子作为辐射单元,通过4个单元俯仰组阵满足天线高增益要求.采用遗传算法优化阵元幅度和相位,实现天线俯仰波束赋形设计.通过功分器对均匀分布的4组赋形子阵列等幅同相馈电,实现天线方向图方位面全向覆盖.避雷针穿过天线印制板安装架安装于天线底座中心起雷...     

一种阵列天线快速波束赋形方法

介绍了一种阵列天线快速赋形方法,该方法基于Orchard综合,采用遗传算法对Schelkunoff单位圆零点的位置移动实现波束赋形。波束赋形分为两个步骤:1)根据副瓣电平采用解析法确定初始零点位置;2)以赋形区域内零点径向位移作为自由度,用遗传算法进行赋形区域单目标寻优。相对常见以阵元的幅度相位作为自由度编码的遗传算法赋形,该方法不仅有效避免了副瓣和赋形区的多目标均衡问题,而且算法自由度大幅减少,收敛速度快,能够同时实现较低副瓣电平和赋形区精度要求。通过余割平方赋形和扇形波束两个实例说明该方法的有效性,可以应用于阵列天线快速赋形设计。     

遗传算法综合智能天线的赋形波束

余割赋形波束由于其在很宽的角度内有强度近于恒定的回波,被广泛应用于阵列天线中。建议在智能天线中引入余割赋形波束,采用遗传算法进行综合,并结合遗传算法和实验,得到了期望的结果。仿真和测试结果均表明了此方法的有效性。     

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...     

阵列天线波束赋形的混合遗传算法优化

本文提出了一种应用于阵列天线波束赋形优化的混合遗传算法.该算法将简化的步长加速法作为一个局部搜索算子,融入到基于实数编码的遗传算法中.局部搜索算子的引入,使得新算法同时具有了传统遗传算法在全局搜索时的鲁棒性和步长加速法在局部搜索中搜索较快的优点.文中分别利用该算法对16元直线阵列进行了平顶波束和余割平方波束赋形优化,仿真结果表明了该算法在阵列天线波束赋形优化问题上的应用是有效的.     

微带串馈赋形波束阵列天线设计

利用阵列天线的不均匀性可以实现对辐射单元幅度和相位的控制以达到特殊波束赋形目的。传统设计中,基本没有考虑微带不连续性对微带传输线长度的影响。本文采用仿真方法获得了微带贴片单元的等效参数,综合考虑了微带不连续性对贴片单元长度以及贴片间传输线长度的影响,设计了双层X波段32元串馈矩形微带贴片阵列天线,实现了余割平方赋形波束。运用电磁仿真软件CST对该阵列天线进行仿真,制作了天线实物并进行了实验,结果与预期指标吻合较好。     

遗传算法综合赋形波束阵列天线及Matlab程序实现

遗传算法在非线性数值优化方面有着很强的生命力,适于波束赋形阵列天线的综合。Matlab具有很强的数值计算能力和数据图视功能,经过二十多年的发展,逐渐成为工程师们进行数值优化的首选计算机语言。以一部具有余割平方波束的雷达搜索天线阵为例,采用遗传算法对其馈电相位进行优化,优化结果与目标吻合。同时给出其主要节点的Mat-lab程序。     

基于改进引力搜索算法的阵列天线波束赋形

提出了一种改进引力搜索算法,通过引入遗传算法的变异算子,提高了引力搜索算法的局部搜索能 力,解决了引力搜索算法在阵列天线赋形波束应用时的实现方法和早熟收敛问题。在阵元个数及阵元间距一定的 情况下,对阵元激励的幅值和相位进行优化,使赋形波束达到设计要求。实验结果证明了该改进方法的可行性和有 效性。     

Synthesis of antenna arrays with shaped-beam patterns

A method for the synthesis of the amplitude-phase distribution of an antenna array, which uses embedded element patterns, is developed. In the general case, the method ensures formation of an arbitrary shaped-beam pattern. Features of the synthesis of shaped-beam patterns of antenna arrays with elliptical polarization and vector patterns are considered. The numerical analysis of the synthesis method, which is performed for an array of rectangular waveguides with vector patterns, confirms the efficiency of the proposed approach.     

基于GA的智能天线系统前端扇区阵列设计

使用遗传算法(Genetic Algorithm)设计了智能天线系统前端的扇区天线阵列。该天线阵列用于TD-SCDMA基站系统中。依据智能天线系统扇区覆盖模式(即广播波束)对方向图的要求，利用GA的全局搜索性能，综合了阵列结构及单元激励相位。对该阵列结构使用GA模拟了智能天线系统工作模式(业务波束)下所要求方向图的阵列激励幅度和相位。给出了实际的智能天线系统前端扇区天线阵列结构，对智能天线技术的应用具有重要意义。     

The Pareto Optimization of Ultrawideband Polyfractal Arrays

The application of global optimization techniques, such as genetic algorithms, to antenna array layouts can provide versatile design methodologies for highly directive, thinned, frequency agile, and shaped-beam antenna systems. However, these methodologies have their limitations when applied to more demanding design scenarios. Global optimizations are not well equipped to handle the large number of parameters used to describe large- antenna arrays. To overcome this difficulty, a new class of arrays was recently introduced called polyfractal arrays that possess properties well suited for the optimization of large- arrays. Polyfractal arrays are uniformly excited with an underlying self-similar geometrical structure that leads to aperiodic element layouts. This paper expands on polyfractal array design methodologies by applying a robust Pareto optimization technique with the goal of reducing the peak sidelobe levels at several frequencies specified over a wide bandwidth. A recursive beamforming algorithm and an autopolyploidy based mutation native to polyfractal geometries are used to dramatically accelerate the genetic algorithm optimization process. This paper also demonstrates that the properties of polyfractal arrays can be exploited to create designs that possess no grating lobes and relatively low sidelobe levels over ultrawide bandwidths. The best example discussed in this paper maintains a dB peak sidelobe level with no grating lobes from a , to more than a minimum spacing between elements, which corresponds to at least a 40:1 bandwidth for the array.     

一种结合遗传算法和HFSS 的天线仿真与优化方法

电磁仿真技术在现代天线设计中发挥着重要作用。讨论了一种结合遗传算法和全波电磁仿真软件HFSS 的天线优化设计方法。采用遗传算法进行天线设计,能够直接设计一种新结构天线,并易于对天线的结构进行调整。在介绍了遗传算法基本原理的基础上,阐述了遗传算法在天线仿真和优化设计中的具体应用问题。通过VBS脚本将遗传算法与Ansoft HFSS 连接起来,对一种电磁耦合馈电的双极化毫米波微带天线进行了优化设计,展宽了该天线的阻抗带宽,天线指标满足设计要求,表明了采用遗传算法进行天线仿真的可行性。     

基于空间映射及遗传算法的车载天线优化配置

车载天线间干扰十分严重,不能采用普通的电磁兼容方法进行干扰抑制,只能通过合理的天线布局优化来降低干扰.工程中多采用简单的数学模型结合测试的方法来进行车载天线布局设计,效率低又不够精确.基于矩量法的车载天线耦合的数学模型,并在此基础上结合实际装车的特点提出了车载天线布局优化的目标函数,详细讨论了如何利用空间映射算法和遗传算法实现车载天线布局的优化配置,既兼顾精度和效率,又为实际工程提供了理论上的依据.经过实际测试验证,这种方法是行之有效的.     

NEC和非堵塞式主从并行遗传算法应用于 天线自动设计的研究

利用优化算法和天线数值计算方法实现对天线结构的自动设计(Automated design)是现代天线研究的一个重要趋势.本文讨论了天线自动设计的原理和流程,采用遗传算法(Genetic algorithms)和NEC(Numerical electromagnetics code)天线数值计算程序,建立了一套天线自动设计软件平台.采用并行计算技术提高自动设计效率,搭建了一套Beowulf并行计算机系统,首次提出非堵塞式主从并行遗传算法的实现方案.以对锥削螺旋－圆锥喇叭天线的自动设计为例,结果表明该自动设计软件平台具备对复杂天线进行准确和有效设计的能力.16节点的并行效率达到了82.25%,超过同类研究结果.     

双交换遗传算法及其在非周期天线阵方向图综合中的应用

提出了一种双交换遗传出法,它拓展了传统遗传算法的基本思想,通过引入双交换繁殖操作和参数化染色体,摆脱了传统遗传算法收敛对初始群体的依赖性,避免了传统遗传算法繁琐的编解码过程,因而,它比传统遗传算法更有效和更实用,为了说明双交换遗传算法的有效性和实用性,将双交换遗传算法应用于非周期圆形天线阵扫描方向图综合,应用表明双交换遗传算法可以成为一种通用的阵列天线辐射方向图综合工具。     

一种频率可重构微带天线的快速优化设计方法

该文针对目前频率可重构微带天线的优化设计常依赖于反复实验的现状,提出了一种快速有效的频率可重构微带天线优化设计方法,该方法将新型量子遗传算法与通用的空域矩量法结合,在计算阻抗矩阵时利用了直接矩阵操作技术,大大节约了计算时间。利用该方法,优化出一副可工作在十个甚至更多的窄频段的变频圆柱共形可重构微带天线,优化结果与相关软件结果的比较显示了该文方法的正确性及高效性。