平面稀布天线阵列的优化算法

基于一种改进的实数遗传算法,以降低平面稀布阵旁瓣电平为优化目标,提出了一种综合有阵元数约束、孔径约束和最小阵元间距约束的稀布面阵的新方法。与稀疏布阵相比,该方法利用了阵元在布阵时更大的自由度,因而在阵元数、孔径和最小阵元间距相同的条件下可以获得更优的峰值旁瓣性能,仿真试验显示了改进的实数遗传算法应用到该多约束稀布平面阵优化问题中是稳健和高效的。     

一种多约束稀布线阵的天线综合方法

 针对有阵元间距上、下限约束与口径约束的稀布直线阵列综合问题,提出了一种基于向量映射的改进遗传算法.该方法将遗传变量与阵元间距按照特定的关系进行映射,从而使阵元间距的强约束优化问题转换为仅含遗传变量上、下限约束的优化问题,从根本上避免了遗传操作中的不可行解.通过抑制天线峰值旁瓣电平(PSLL)的稀布阵仿真,验证了该方法的有效性和稳健性,且能获得比现有方法更高的优化效率.     

稀布圆阵的降维优化方法

针对有阵列孔径,阵元数目和最小阵元间距3种约束下的稀布圆形阵列综合问题,该文提出了一种基于修正遗传算法的降维优化方法。为了充分利用阵元布阵的自由度,同时使稀布阵列满足多个设计约束,在阵元排布时将2维平面阵列优化设计降维成1维的稀布直线阵列,计算阵列性能时再还原为平面阵列。该方法改进了现有圆阵综合方法中轨迹圆半径和轨迹圆上阵元数分布优化的不足,实现了全部阵元的联合优化,降低了算法的复杂性,同时保证了阵列的旁瓣性能,仿真结果证明了该方法的有效性。     

非均匀线天线阵优化布阵研究

针对有阵元数、孔径和最小阵元间距约束的稀布直线阵列综合问题,提出了一种基于修正遗传算法(MGA)的综合方法.该方法采用真值编码,个体的描述方式可使搜索空间减小,通过设计用于处理约束的矩阵变换和广义的交叉算子和变异算子,有效地避免了基因重组和变异时出现不可行解.在约束阵列孔径和阵元数的条件下,高效地实现了任意最小阵元间距约束下抑制峰值旁瓣电平(PSLL)的稀布阵综合.文中给出了修正遗传算法的流程,该算法的有效性和鲁棒性在稀布阵列综合的仿真实验中得到了验证.     

运用矩阵束方法稀布优化可分离分布的平面阵

针对可分离分布平面阵列的稀布优化问题,提出了一种基于矩阵束方法的减少阵元数目、求解阵元位置和设计激励幅度的优化方法。可分离分布平面阵的方向图等于两个正交线阵方向图的乘积。对形成期望方向图的两正交线阵的方向图进行采样得到离散的数据集,再构造Hankel矩阵;然后对此Hankel矩阵进行奇异值(SVD)分解,舍弃一部分不重要的奇异值,得到近似Hankel矩阵的最优的低秩逼近矩阵,它和稀布线阵的方向图相一致;基于广义特征值分解的最小二乘准则来计算两稀布线阵的阵元位置和激励,从而得到稀布面阵的位置和激励。仿真结果证实了该算法的有效性。     

一种有阵元间距约束的稀布阵天线综合方法

提出了一种基于改进遗传算法的稀布阵综合新方法,用于优化设计有最小阵元间距约束的稀布线阵.该方法利用个体的实值编码提高了遗传算法的优化效率,通过设计遗传操作预处理和后处理,并采用一种广义的交叉算子和变异算子,有效地避免了基因重组和变异时出现不可行解.在给定阵列孔径和阵元数的条件下,高效地实现了任意最小阵元间距约束下抑制稀布线阵峰值旁瓣电平的稀布直线阵列综合.给出了应用该方法的具体步骤,并通过仿真实验证实了该方法的有效性和稳健性.     

一种稀布矩形平面阵的多约束优化方法

针对矩形孔径平面稀布阵的多约束优化问题(包括阵元数、阵列孔径和最小阵元间距约束), 提出了一种基于矩阵映射的差分进化算法.该方法把差分进化算法的优化变量与阵元位置坐标按照特定的关系进行矩阵映射, 使含有多约束的阵元分布优化问题转换为仅含差分进化算法优化变量上、下限约束的优化问题, 从根本上避免了进化过程中的不可行解.通过抑制阵列峰值副瓣电平进行仿真实验, 结果显示了该算法的高效性和稳健性, 且能获得比现有方法更好的优化结果.     

基于改进麻雀搜索算法的稀布线阵综合方法

针对阵列天线中阵列孔径、阵元数目、阵元间距等多约束的稀布线阵综合问题,文中提出了一种基于改 进麻雀搜索算法的稀布阵列综合优化方法。给出了改进麻雀搜索算法的流程,并在确定阵列孔径、阵元数目和最小阵 元间距的约束条件下,采用Tent 混沌映射进行天线阵元位置的初始化,提高算法的搜索性和收敛性,实现了抑制天线 峰值旁瓣电平(PSLL)的稀布线阵综合仿真。仿真结果表明,所提出的方法相比于其它文献中的优化方法,能够得到更 低的峰值旁瓣电平,稳健性好,效率高。在仿真结果的基础上,引入实际天线进行组阵分析,验证了该方法的可行性。     

极化情况下高功率微波稀布阵计算模型

建立了考虑极化情况下高功率微波稀布阵合成场的计算模型,分析了阵列合成场大小与极化及阵元初相位关系。极化方向相同时,二元线阵场分布为明暗相间的条纹,三元面阵场分布为网状结构。阵元极化方向及阵元初相位共同影响合成场的叠加效果,阵元的极化决定阵列合成场的最大值,阵元初相位在此基础上对阵列叠加效果进一步调节。对于二元线阵,极化方向夹角越小,合成叠加效率越高;对三元以上的多元面阵,其极化方向组合方式复杂,可通过阵元位置和目标位置模拟阵列合成场的叠加效率,三元稀布面阵的合成场强归一化最大值在2.22~2.43之间,与理想合成场最大值3有一定的差距。该模型提高了稀布阵列合成场强的计算准确度,对阵列高功率微波进行天线阵列设计,进一步提升目标区域的功率密度是一种比较有效的方法。     

改进粒子群算法综合有间距约束的稀布阵列

提出了一种基于改进粒子群算法的稀布阵综合新方法,用于优化设计有最小阵元间距约束的稀布阵.该方法通过改造适应度函数,有效避免了粒子更新时出现不可行解,通过个体描述方式可使搜索空间减小.在给定阵列孔径和阵元数的条件下,高效地实现了任意最小阵元间距约束下抑制分布式线阵峰值旁瓣电平的阵列综合.文中给出了改进粒子群算法的流程,通过仿真实验证实了该方法的有效性和稳健性,并得到了比文献[2-3]更好的数值结果.     

基于虚拟阵列的二维稀疏阵列相干源DOA估计

波达方向DOA估计是雷达阵列信号处理的一个重要方向,传统的MUSIC算法对均匀阵列条件下独立信号源的估计有很强的适应性,但实际的雷达工作中,稀疏布阵下多相干源测角是一个经常出现的应用场景。文中针对二维稀疏阵列的相干源测角,提出了一种基于虚拟阵列的相干源DOA估计方法。该方法利用虚拟阵列内插的方法,将一个任意二维稀疏阵列内插为一个均匀面阵,再通过二维空间平滑方法对相干源进行测角,能够同时获得信号的方位角和俯仰角信息。稀疏面阵和稀疏圆阵的仿真实验结果表明,该方法可以有效的解决二维稀疏阵列的相干源测角问题。     

大型平面阵列天线散射场的快速计算方法

基于子阵思想,提出利用小型平面阵列中的各天线单元的散射场,来等效大型平面阵列中相似阵列环境下的各单元的散射场,进而利用叠加定理来计算大型阵列的总散射场.并通过公式推导,进一步简化了该方法的操作过程,将大型平面阵列的散射计算问题转化为四个小型平面阵列的散射总场计算问题,显著减小了计算量,同时避免了逐个计算单元场而带来的操作复杂度.计算结果与HFSS仿真结果基本一致,验证了方法的正确性.     

基于框架理论的最小阵元数稀疏阵综合算法研究

随着越来越高的角度分辨率要求与进一步降低的天线成本,大规模阵列越来越普及。在重量、体积和成本有限时,要获得大孔径天线得到较高的角度分辨率,且尽量减少天线阵元数目,可采用最小阵元稀疏阵设计方法。本文基于框架理论,提出了一种新的最小阵元数的稀疏阵综合方法。该方法将稀疏阵设计问题转化为压缩感知问题模型,然后利用次优反馈的零空间追踪硬阈值算法求解。该方法可同时综合阵元位置与阵元权重来匹配给定的阵列方向图,并可有效降低阵元数。仿真实验证明了算法的正确性和有效性     

Infinite planar arrays of arbitrarily bent thin wire radiators

A plane wave expansion moment method is presented for computing active impedances and current distributions of infinite planar arrays of thin wire radiating elements. The array lattices can be rectangular or triangular. The excitations can be plane waves or progressively phased voltage sources. Each radiating element, including feedline, can be any collection of bent thin wires. Results are given for arrays of straight dipoles with straight feedlines, straight dipoles with bent feedlines, and swept back dipoles (arms inclined with respect to the array planes) with straight feedlines. The experimentally observed phenomenon of array blindness as a consequence of feedline scattering is verified theoretically. The absence of this effect when the dipole arms are inclined with respect to the array plane also is verified.     

共享孔径交错稀疏阵列天线互耦误差建模与校正

共享孔径交错稀疏阵列天线是实现多功能阵列天线的有效途径。现有的参数化互耦消除方法都是针对均匀阵列天线展开的,其研究的互耦矩阵都是规则的方阵,对共享孔径交错稀疏阵列天线的互耦矩阵模型并不适用。在充分考虑共享孔径交错稀疏阵列天线中子阵内互耦的“稀疏”和“方位依赖”的特殊性后,通过将常规的互耦矩阵扩展表示为“非方”的“增广互耦矩阵”来对交错稀疏阵列天线子阵内和子阵间的耦合效应进行建模,并通过“增广互耦矩阵”的参数化估计最终实现了共享孔径交错稀疏阵列天线互耦误差的建模与校正。仿真结果证实了所提方法的有效性和可行性。     

低峰值旁瓣电平稀布阵综合算法研究

针对稀布阵具有较高峰值旁瓣电平(PSLL)的问题,从阵元对称与否、阵元数奇偶及天线阵列有无栅瓣这三个角度分析、对比了粒子群算法和三种遗传算法进行稀布阵综合的优缺点,并进一步分析了阵元数目、阵列孔径和最小阵元间距对稀布阵PSLL的影响。为进一步降低PSLL,提出在适应度函数中加改进海明窗的方式进行稀布阵阵元位置优化,通过仿真验证了方法的正确性和适用性。     

基于实数编码遗传算法的稀布阵列综合

针对有孔径和阵元总数约束的线性阵列,提出了一种基于实数编码遗传算法的稀布阵列综合方法。算法中每条染色体基因主要由阵元间距和激励幅度共同组成,采用双变量组合优化的方式为阵列性能优化提供了更多的自由度。采用十进制实数量化编码的方式,省去了二进制编码过程中的解码运算,使算法程序更为简洁,效率更高。以降低阵列方向图的峰值旁瓣电平为目标函数,运用提出的改进遗传算法针对几种不同的线性阵列进行优化仿真,在同等约束条件下将该算法与其他改进遗传算法进行了优化对比,结果表明该算法表现更为出色。     

Ka频段大规模相控阵稀疏布阵算法设计与应用

针对大规模卫星通信相控阵天线在阵元受发射/接收组件、驱动放大器等布局限制条件下的稀疏布阵问题,提出了一种基于极限微扰法的随机稀疏布阵算法。通过极限微扰率和随机稀疏算法的迭代应用,能够较容易地收敛到目标稀疏率下的稀疏阵列分布,且能得到均匀的稀疏布阵结果,改善相控阵天线由于局部过热导致的散热困难的问题。基于此方法,对满阵为4 096阵元的大规模相控阵天线进行了稀疏化设计,最终得到1 552阵元的稀疏阵。仿真和实测结果显示通过该算法能获得较好的阵列方向图结果,在方位角0°~360°、俯仰角0°~60°范围内副瓣均低于-16 dB。     

Difference pattern synthesis in small planar phased arrays

A pattern synthesis technique for low sidelobe arbitrarily scanned difference beams in small planar phased arrays is presented. The approach is based on adaptive array theory and is the development of a technique used for radiation pattern synthesis in linear arrays. The method has been applied to measured element pattern data from a small planar array, which includes the effects of pattern corruption by mutual coupling. The successful synthesis of low sidelobe difference beams is demonstrated, with arbitrary difference plane and scan angle