遗传算法与FDTD优化设计智能天线阵

研究了遗传算法(GA)和时域有限差分法(FDTD)结合来优化智能天线阵列。采用FDTD精确分析考虑互耦影响的智能天线阵,然后结合遗传算法以信噪比为优化基准对加权向量和天线的结构进行了一体化的优化设计,使用Fortran和MATLAB混合编程,优化设计了均匀直线阵和圆形智能天线阵。最后,通过实验天线验证了其有效性。     

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。     

一种优化非均匀阵列天线测向性能的方法

本论文给出了一种新的优化非均匀天线阵列阵元排布的方法阵元微调法。非均匀阵列天线具有许多均匀阵列天线不具备的优点,可以在节省设备量的同时增加天线孔径,但是利用非均匀阵列天线测向时也容易产生估计模糊。解决非均匀阵列天线估计模糊问题的途径之一就是调整天线阵列的排布。计算机仿真证实,经过微调法优化的非均匀阵列的测向性能有很大改善。     

圆形稀布阵列天线综合

将智能优化算法应用到圆形阵列天线综合当中,介绍了圆形稀布阵列天线的设计方法,利用入侵杂草算法优化阵列单元的位置,得到旁瓣电平尽量低的方向图。文章介绍的方法不但能够对相邻阵列单元的最小间距、阵列天线孔径尺寸和阵列单元数目进行限制,而且能够降低圆形稀布阵列天线优化过程的复杂程度。     

模拟退火法在阵列天线综合中的应用

介绍了模拟退火法的基本原理。该方法具有全局寻优能力,在阵列天线综合中主要有以下3方面的应用:对均匀阵列的电流分布,对非均匀阵列的阵元位置及电流分布进行优化,对阵列进行稀疏化。仿真结果表明,模拟退火法是一种有效的阵列天线优化综合方法。     

混合BMO算法用于紧耦合甚低频直立阵去耦优化

提出了一种基于混合蝴蝶交配优化（butterfly mating optimization，BMO）算法抑制阵列天线互耦的新方法.该方法首先根据建立的阵列天线的非线性优化模型，对优化变量进行分组排序，利用二进制BMO算法对模型馈线进行稀布优化；其次，为平衡全局搜索和局部寻优能力，在标准BMO算法的基础上赋予蝴蝶个体均匀混沌初始化和自适应变位移机制，对天线结构进一步优化.将所提方法应用于二元甚低频（very low frequency，VLF）紧耦合伞形天线阵，结果表明:所提方法能够有效改善相控时阵元的辐射电阻，组阵增益接近理论值，提升了阵列天线的波束合成性能.该方法为大型阵列天线互耦抑制提供了新思路.     

用于船舶自动识别系统的机载阵列天线设计

为了满足船舶自动识别系统抗干扰性能的要求,设计了一种机载阵列天线.天线阵列由5个单极子天线单元组成,整体尺寸为Φ720 mm×306 mm,天线单元沿圆周均匀排列.通过泰勒分布和牛顿优化算法,优化阵列的辐射幅度及相位,得到实测的方位面增益-15 dB抑制范围达到128°,-20 dB抑制范围达到77°;装机后-15 dB抑制范围在114°以上,-20 dB抑制范围在51°以上.该阵列天线结构简单,成本低,满足机载环境的使用要求.     

临近空间MIMO STAP阵列优化和正交编码分集研究

临近空间MIMO雷达可实现高分辨率、大测绘带成像和高性能动目标显示功能。针对MIMO雷达动目标显示中均匀阵列性能较差、稀疏阵列会导致栅瓣进而出现盲速和一定尺寸平台上天线长度受限的问题,提出了以降低最小可检测速度为准则的MIMO天线阵列优化设计方法,通过对长度限制条件下的发射、接收天线阵列的联合优化,结合具有良好自相关和互相关性能的二相编码正交信号,实现了尺寸受限平台上MIMO雷达STAP功能。仿真比较分析了不同天线阵列结构下的STAP性能,验证了本文方法的有效性。      

基于改进差分进化算法的合成孔径圆阵优化

天线阵列设计是合成孔径辐射计的一项关键技术。圆阵可以实现零冗余基线分布,具有结构简单、 易于与平台共形等特点,是当前广泛关注和应用的合成孔径辐射计天线阵列形式之一。针对以u-v 覆盖均匀程度最 大化为目标的合成孔径圆阵优化问题,利用一个新的目标函数,提出了一种基于改进差分进化算法的优化方法. 新 的目标函数具有计算量小和u-v 覆盖均匀程度衡量精度高的优点,并且改进的算法可以保持种群规模。典型的数值 仿真结果给出了16 ~40 个天线单元的优化圆阵排列, 验证了本文方法的有效性。     

一种新型自适应天线的阵列输出特性分析

针对杜惠平(1999)提出的一种基于菲涅尔区修正结构聚焦的多波束自适应天线,引入一个统一的模型,通过与均匀线形阵列的比较和分析,说明了这种自适应天线的阵列输出特性兼有均匀线形阵列和多波束天线二者的特点。计算机模拟结果表明,利用这种天线可以有效地完成自适应处理。     

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。     

考虑互耦影响下的智能天线数字波束赋形

本文分析了阵列单元之间的互耦对智能天线阵列数字波束赋形（DBF）的影响。通过对天线子系统建立等效接收模型，对由理想半波振子组成的8单元圆阵（用于TD-SCDMA系统）进行矩量法（MOM）分析，得到表征单元之间互耦的广义阻抗矩阵，由此得到智能天线的互耦信息及其对天线性能（SINR）的影响。通过数值分析结果与试验的结果与对比可以看出互耦对副瓣电平和智能天线抑制干扰的能力有一定的影响。本文的分析对智能天线的研究具有一定意义。     

基于量子微粒群的综合孔径圆环阵排列方法

稀疏天线阵列设计是综合孔径微波辐射计的一个重要研究内容。圆环阵因其可实现(u,v)平面基线零冗余、结构简单以及共形、波束旋转对称等特点而备受关注。针对均匀圆环阵UV覆盖不均匀的问题,提出基于量子微粒群优化(QPSO)的综合孔径圆环阵排列方法,以改善圆环阵的UV覆盖。该方法引入量子行为的搜索机制,并设计一种新的圆环阵优化目标函数;与现有方法相比,该方法在提高全局搜索效率的同时,大大降低计算复杂度,且能更好地度量圆环阵UV覆盖的均匀程度。数值仿真结果验证了本文方法的有效性。     

QPSO算法在天线阵列波形优化中的应用研究

基于优化天线阵列波形的目的,本文采用QPSO算法,对建立的九天线圆阵列模型进行波束赋形优化。本文通过九天线圆阵列模型进行MATLAB仿真实验,结果表明,经过QPSO算法进行优化后,主瓣方向还是保持一致,主瓣增益增大了6 dB;而采用QPSO算法对本文提出的九天线圆阵列与八天线圆阵列进行波形优化的仿真实验表明,主瓣方向还是保持一致,主瓣增益增大了19 dB,并且降低旁瓣个数,验证了模型的可行性。     

基于TD-SCDMA无线定位MUSIC算法及其性能的研究

为了实现基于TD-SCDMA智能天线圆-角定位,针对我国TD-SCDMA采用的是非Vandermonde结构的8阵元均匀圆阵智能天线,不能直接采用MUSIC算法对移动台的来波方向(DOA)进行估计的特点,对基于TD-SCDMA智能天线进行了预处理,使MUSIC算法能够用于基于TD-SCDMA智能天线的DOA估计,同时考虑到实际应用分别对理想智能天线和非理想智能天线的MUSIC算法的性能进行了分析。     

Gain improvement of circularly polarized array antenna usinglinearly polarized elements

A novel gain improvement method for a circularly polarized array antenna consisting of linearly polarized elements is proposed. It is verified that the gain of a circularly polarized array antenna can be increased by adjusting the array arrangement of the individual linearly polarized elements. The gain of a multiring array antenna consisting of the above mentioned circular array can also be increased by properly combining the directions of the linear polarization of the individual circular arrays. The gain improvement of the single-circular array antenna and the two-ring array antenna using the proposed method are verified by the measured results     

一种圆形智能天线阵列与校正网络的设计

论述了一种用于智能天线系统的新型圆形天线阵列与校正网络的设计方法.设计了一种具有良好一致性和高增益全向特性的新型直排印刷振子天线结构,并采用奇偶模分析方法,实现了一种1:8威尔金森功分器/合路器与平行耦合线定向耦合器相结合的校正网络.实验结果证明,研究结果对于3G通信具有很高的实用价值.     

Smart antennas based on spatial multiplexing of local elements (SMILE) for mutual coupling reduction

A new method for reducing mutual coupling in a smart antenna array using patch antenna elements is proposed. In a recently introduced smart antenna architecture, the spatial multiplexing of local elements (SMILE) scheme, the newly proposed array feed network affects mutual coupling. It is demonstrated that proper design of the feed network may reduce mutual coupling significantly, yielding nearly ideal radiation characteristics. Numerical solutions are used to study and optimize the currents on the surface of a four-element C-band patch antenna array and feed network. Radiation patterns of the same array with different feed networks are also computed. Results show a reduction in sidelobe level of several decibels, increased accuracy in beam pointing during scan, and improved depth and placement.