采用DFP-BFGS优化大间距子阵级非周期八角阵

采用DFP-BFGS变尺度算法优化分析了非周期八角阵的子阵中心位置,使栅瓣得到抑制,且阵列的辐射特性达到良好的效果。由于阵列辐射单元之间间距选取大于1个波长,天线方向图必定有栅瓣出现,所以,选择优化子阵中心位置,分散栅瓣能量,使周期八角阵变形为非周期八角阵布阵形式。若该阵列采用高效阵列单元,就可以实现有限相控扫描,且可以获得更低的副瓣要求。     

一种超宽带相控阵天线阵方向图栅瓣抑制方法

针对超宽带相控阵天线方向图栅瓣抑制难题,基于遗传算法,构建了一种高效的适应度函数计算方法,通过优化设计相控阵天线各阵元间距,最终实现了8-18GHz超宽带阵列天线方向栅瓣的有效抑制,基于遗传算法,构建了一种高效的适应度函数计算方法,通过优化设计相控阵天线各阵元间距,最终实现了8-18GHz超宽带阵列天线方向栅瓣的有效抑制。通过与相同阵列长度下等间距时阵列天线方向的频率响应曲线比较,说明了本文算法的有效性。     

基于迭代NUFFT的不等距阵列天线低副瓣方向图综合

针对不等间距阵列天线的低副瓣方向图综合问题,提出了一种基于非均匀快速傅立叶变换(NUFFT)的迭代算法.通过严格的数学推导,建立非均匀离散傅立叶变换(NUDFT)与天线阵因子之间的对应关系,利用过采样FFT系数的线性组合来近似表达复指数函数进而实现NUFFT,最后通过插值和反复的迭代有效地抑制了阵列天线的最大副瓣电平.结合等间距阵列和不等间距阵列的算例,对比粒子群算法的优化结果,验证了该算法的有效性和高效性.     

平面相控阵天线极限扫描空域分析

基于平面相控阵天线单元间距由设定的扫描空域中不出现栅瓣条件确定，分析了在选定矩形栅格和三角形栅格的阵列单元间距后，平面相控阵天线的极限扫描空域，揭示了相控阵天线尚未被充分利用的扫描资源。     

平面相控阵天线最佳阵面倾角和最大单元间距的确定

单元间距是相控阵天线设计的一个基本参数，合理选择单元间距可以防止栅瓣进入实空间。另外，选择最佳阵面倾角，可以使不出现栅瓣的单元间距选择到最大。最佳阵面倾角的设计方法有两种：第一种是使阵列波束的最大扫描角最小；第二种是使阵列可选择的单元间距选择得最大，从而使覆盖整个阵列的单元数最少。本文在单元矩形栅格排列和三角形栅格排列的条件下，研究了平面相控阵列的最佳阵面倾角和可选择的最大单元间距，编制了通用计算     

利用双载频方向图相乘的稀疏均匀阵栅瓣抑制方法

针对稀疏阵列天线间距远大于信号波长导致阵列方向图出现大量栅瓣的问题,该文基于不同载频阵列方向图主瓣与栅瓣相对位置关系存在差异的特性提出一种新型的栅瓣抑制算法。该算法充分利用不同载频回波信息,避免了大规模搜索,有效降低了计算量。首先根据算法原理确定了影响该栅瓣抑制算法性能的因素,然后进一步对影响栅瓣抑制性能的关键参数进行了定量分析,推导得出了栅瓣抑制后峰值旁瓣比(PSLR)与频率差的关系表达式。该表达式为栅瓣抑制快速选择最优频率差提供了理论依据。最后,通过计算机仿真验证了该算法对栅瓣抑制的有效性以及该文所推导的峰值旁瓣比与频率差关系表达式的正确性。     

基于改进差分进化算法的机载分布式阵列栅瓣抑制方法

近年来,分布式天线阵列以其突破传统布阵环境限制的灵活性/ 高增益性成为阵列研究的热点。对于机载雷达系统,应用分布式天线阵列可以充分利用机身布阵空间资源,提高阵列的增益和空间分辨率。现有分布式优化方法多针对单元间大间距阵列与多子阵分散排布阵列,机载环境下双子阵分布式阵列优化研究极少。文章针对机载双子阵分布式阵列孔径栅瓣密集问题,提出利用差分进化算法并加以改进,实现对机载的分布式阵列栅瓣进行抑制。该方法能够在满足约束条件的同时,有效降低双子阵分布式阵列的高栅瓣问题,同时,阵列的副瓣可以被控制在较低的水平。在一定的子阵间距条件下,阵列的最大副瓣电平可以降低到-10 dB 左右。对优化算法的有效性进行蒙特卡洛实验,结果验证了该方法的可行性。     

采用非线性最小二乘法实现圆环天线阵的方向图综合

为使阵列天线获得圆对称方向图,通常采用环阵的排列方式。本文研究了圆环阵列天线的特殊方向图综合方法,文中采用非线性最小二乘法对影响天线方向图的诸多参数,如单元的幅度和相位、单元间距以及单元在阵中的位置进行了优化设计,使阵列方向图在最小二乘意义上逼近预先给定的理想方向图。仿真结果表明该方法可行、有效。     

错位子阵波束形成与优化设计

研究了大间距、可平移、随机错位子阵优化设计问题。首先,利用天线方向图乘积定理阐释了错位子阵波束形成原理;然后,对错位子阵优化问题进行建模并采用遗传算法进行求解。优化变量为子阵几何中心,代价函数由子阵栅瓣处超阵阵因子和阵列孔径效率综合得到,约束条件为所有子阵互不交叠;最后,对给定的正八边形阵列进行优化。研究结果表明:经“最优冶随机错位后,阵列方向图栅瓣降低14 dB 以上,可以满足工程应用,进而验证了随机错位优化方法的有效性。     

基于Chirp-z 变换的阵列天线方向图快速计算

分析了等距阵列天线方向性函数与Chirp-z 变换之间的一致性,讨论了Chirp-z 变换的快速计算方法,表明可利用Chirp-z 变换法对阵列方向图函数进行快速计算。Chirp-z 算法自身已经考虑了不同单元间距的影响,避免了对可见空间的讨论。另外,Chirp-z 算法能对可见空间进行任意点数的等间距取值,保证了波束指向精度。文中给出实例,对Chirp-z 变换法的准确性、快速性进行验证,结果显示该方法能够准确、快速计算阵列天线方向图。     

大间距相控阵天线栅瓣抑制技术研究

适当增加阵元间距有利于降低相控阵天线的成本,但是会带来不期望的栅瓣。文中针对5×5大间距相控阵天线栅瓣抑制技术进行了研究。改进了传统遗传算法,增加了种群的多样性。首先采用改进的遗传算法优化得到局部解,然后运用模式搜索算法优化得到最优解,并对阵列口径及阵元最小间距进行约束。其次,结合实际的工程应用,对阵元位置进行约束,优化出便于生产应用的最佳阵列排布。仿真结果表明,优化后的阵列,最大栅瓣电平得以有效抑制,满足工程应用的要求。     

子阵旋转和子阵错位在非周期阵列应用中的对比分析

随着预警探测需求的提升,大单元间距阵列的应用得到了快速发展,阵列栅瓣的有效抑制是大单元间距有限扫描阵列设计中的一项重要内容。文中首先介绍了非周期阵列抑制栅瓣的原理;然后,对子阵旋转和子阵错位两种非周期排布栅瓣抑制形式进行了仿真对比,从栅瓣电平、近区副瓣电平、量化瓣、阵列重构、极化形式五个维度分析了子阵旋转和子阵错位的性能优势,对大单元间距阵列的设计具有一定的工程指导意义。     

非周期阵列天线辐射性能的研究

针对非周期大间距矩形阵列,运用遗传算法对其进行优化布阵和幅度加权,得到各阵元最佳的位置和幅度分布,使得阵列扫描范围内的副瓣电平最低。研究了阵元间距、阵列扫描范围、单元天线波束宽度等3种因素对阵列副瓣电平和增益的影响,得到了各因素对阵列辐射性能影响的规律。通过遗传算法优化得到了扫描范围内副瓣电平最低时的阵元间距,可用于指导工程设计。     

相控阵天线栅瓣效应与规避

相控阵天线由许多阵元排列组成。根据不同的阵元间距和波长的关系,给出了栅瓣出现的位置。搭建了一个试验平台,通过控制扫描角度可以看到栅瓣出现的位置。采用相控阵天线技术结合传统天伺系统的方法,可以扩大天线的扫描范围,并且起到了规避栅瓣的作用。简述了多波束形成过程,论述了阵列天线的空间功率合成,并仿真出天线多波束方向图的理论值,与实验得到的结果相吻合。对工程起到指导作用。     

宽带FBG与自相关算法提高CCD解调精度的研究

为提高光纤光栅解调算法的精度,设计了3 dB带宽在1~3 nm之间的宽带布拉格光栅与自相关算法解调系统,使用线阵CCD检测光谱,进行波长寻峰分析与实验验证。线阵CCD离散像素点之间波长间距固定,宽带布拉格光栅可得到更多有效像素数据点;自相关算法只考虑传感测量时光谱的偏移程度,可抵消背景噪声,消除光栅刻写或封装过程中操作不当引起光谱异常的影响,从而提高光栅中心波长解调精度。温度测量结果表明,使用自相关算法解调啁啾光栅与宽带光栅,误差较高斯算法分别减少54.05%和40.87%,此算法可以使啁啾光栅达到正常光栅的解调精度。并且,使用宽带光栅的解调误差仅为啁啾光栅的50%。     

Grating Lobe Suppression of Narrow-Wall Slotted Hollow Waveguide Millimeter-Wave Planar Antenna for Arbitrarily Linear Polarization

A high-gain and high-efficiency slotted waveguide planar antenna is developed in the millimeter-wave band. Forty-five degree inclined polarization is required for automotive radar systems. In the design of slotted waveguide array for arbitrarily linear polarization, slot spacing is one guide wavelength which is larger than a wavelength in free space. Consequently, grating lobes appear in the radiation pattern. So, we developed a slotted waveguide planar antenna composed of post-loaded narrow-wall slots and a single-layer alternating-phase feeding circuit. A planar antenna with suppressed grating lobes has been fabricated and its RF performance has been measured. The measured gain is 33.2 dBi and antenna efficiency is 56% at 76 GHz. Grating lobe level is -28.6 dB lower than main lobe level. Since the proposed structure remains simple, the antenna is expected to be manufactured by metal injection molding for low cost     

分布式阵列方向图设计与栅瓣抑制方法研究

针对分布式阵列栅瓣抑制问题,提出了基于非周期阵列和随机阵列的分布式阵列方向图设计方法。首先,利用 Minimax 优化方法对子阵的边界进行优化并获取子阵最优位置参数, 实现分布式子阵随机优化布阵,从而消除阵列的周期性并最大限度地抑制栅瓣;其次,采用角度旋转的方式来消除分布式子阵之间的周期性,使得在方向图优化设计时能够避免栅瓣的累积叠加, 达到抑制栅瓣的目的。仿真分析结果表明,所述方法能够有效抑制分布式阵列的栅瓣,获得无栅瓣影响的分布式阵列方向图。     

一种超宽带、大扫描角Vivaldi天线阵列

设计并加工测试了一款双面Vivaldi天线.通过结构优化, 提高了馈电效率和阻抗带宽, 并在组阵后显著降低了阵元间的互耦.实测结果表明该天线可以实现在2~8 GHz的频带内回波损耗(Return Loss, RL)小于-10 dB, 平均增益大于5 dBi.并采用“交错排列”的思路, 将所设计的双面Vivaldi天线组成超宽带阵列.此种方式可以有效解决天线尺寸和最佳阵列间距之间的矛盾, 进而抑制栅瓣, 增大波束扫描角范围.仿真分析表明, 在4~6 GHz时, E面交错阵列比普通一维阵列的扫描角范围提高20°左右.