一种赋形阵列天线的优化设计

给出一种S 波段波束赋形阵列天线的优化设计过程,由带状耦合结构的印刷阵子天线并排组成16 元直线阵列。为使天线的辐射波束达到给定方向图的主瓣和副瓣要求,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幅度和相位同时进行优化,并考虑阵列中各单元之间的互耦对阵列的影响,通过全波电磁仿真软件HFSS 进行了验证,所得的方向图与理论计算十分吻合。根据仿真优化的结果,制作了天线阵实物并进行了测试,得到的测试结果与仿真结果一致。     

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。     

一种基于DFP-BFGS算法的阵列天线波束赋形方法

为优化得到给定形状的目标方向图,引入了一种基于DFP-BFGS无约束最优化算法的数值方法.优化过程是先对阵列各单元的激励幅度和相位同时优化,然后对得到的阵列激励幅度数据进行部分调整,使其更加均匀以便于馈电网络的设计.最后固定激励幅度分布,仅对相位数据进行优化.在实现对方向图主瓣波束赋形的同时,得到了较为均匀的激励幅度分布.该优化方法具有应用灵活和结果可调控的优点,是一种实现阵列天线波束赋形的实用方法.     

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.     

在轨重构抛物面反射阵天线相位优化设计

为了实现天线波束在轨重构,随机圆整法被应用于星载抛物面反射阵天线单元相位优化设计。在优化过程中,把离散相位优化问题连续化,用Minimax算法求其最优解,通过随机圆整来得到阵列单元的相位。为证明算法的有效性,以一个工作在Ku频段的抛物面反射阵列天线为例,对其单元相位进行了仿真优化。数值仿真结果表明:此算法不仅能够在服务区内产生点波束,而且能够产生满足特定指标要求的赋形波束,提高了天线波束的灵活性。     

具有散射对消功能的赋形阵列天线优化

针对阵列天线的隐身问题,提出了一种基于对消式有源隐身的新方法。首先通过粒子群算法（PSO）对阵列天线进行优化综合,分别产生赋形主波束和与阵列天线结构项散射场等幅反相的对消波束,然后根据主波束与对消波束的相对大小将两组激励线性叠加,叠加后的激励能够使得阵列天线在产生赋形主波束的同时生成对消波束,以抵消阵列天线自身的散射。该方法为低RCS阵列天线的设计提供了一种新思路,数值计算结果表明了方法的可行性。     

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。     

用于机载SAR的距离向波束赋形微带天线阵的研究

通过对宽测绘带的机载合成孔径雷达距离向回波特性的分析,推导出了天线距离向辐射赋形方向图表达式。利用Schelkunoff单位圆结合零限填充对天线阵进行综合,得到了天线各单元激励幅度和相位,并利用微带贴片天线阵列实现赋形波束方向图。该文用两种介质配置分别加工了实验样阵列,实验结果、仿真结果与理论综合结果三者吻合较好,从而证明了赋形方法正确,技术路线可行。     

球面共形阵数字波束发射阵列的实现研究

针对高空无线通信平台的应用环境,提出并实现了一种基于球面共形阵列天线发射数字波束形成的方法。在分析了可用于空中平台的球面共形阵列天线的基础上,利用粒子群算法对球面共形阵进行权系数优化,将得到的最优权值进行波束赋形并通过FPGA来实现,在FPGA内用DDS算法和查找表的方法实现对输出信号的幅度和相位调整。对天线单元的各路信号进行仿真和实测,并对仿真结果与实测结果进行对比,结果表明,发射DBF的仿真结果与实测结果基本一致。     

一种低副瓣阵列天线指数幅度加权算法及仿真

在阵列天线的波束形成设计中,对波束的低副瓣设计提出了严格要求。提出了一种优化线阵列天线副瓣抑制的幅度加权的波束形成算法。通过此加权算法在小幅度展宽波束主瓣宽度的情况下,实现副瓣抑制高达30 d B的效果。并通过对多个不同单元数量的线阵列天线的方向图综合仿真计算,分析该算法参数对方向图的影响,该算法具有副瓣抑制效果好,简洁高效,易于工程实现等特点。     

Mutual coupling compensation of linear antenna array using evolutionary optimization technique

This paper presents an optimization-based approach to compensate for the mutual coupling effect and to reduce the sidelobe level (SLL) of the normalized radiation pattern by optimizing the current excitation amplitude of the antenna array elements. Due to the mutual coupling effect, the SLL of the radiation pattern is increased, and thereby, the field pattern of the antenna array is severely degraded. This causes interference with other communication systems working at the same frequency. Toward the compensation of the mutual coupling effect and reduction of SLL, the Cat swarm optimization (CSO) algorithm is employed, and the excitation amplitudes of the antenna elements are optimized. In this regard, optimizing the cost function is defined by introducing the impedance factor (IF), calculated by using the self-impedance and mutual impedance of the antenna elements. The proposed method for the synthesis of a mutually coupled linear antenna array is less expensive, simpler to use, and more effective. Array sets of 4, 6, 8, and 10 elements are considered for optimization.     

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。     

阵列天线赋形波瓣仅相位加权实现自适应零控

基于改进的Ｗｏｏｄｗａｒｄ综合法，给出了一种在阵列天线方向图赋形的同时，对干扰方向实现自适应零控的方法。该方法仅需对阵列单元的相位进行预置加权就能在任意干扰方向使波瓣自适应形成宽凹口。文末给出了计算结果。     

采用近邻粒子群算法设计非规则曲面微带共形阵

采用近邻粒子群算法设计了一个安装于非规则曲面上的微带共形阵。通过测量安装于非规则曲面上的天线单元的方法，将载体对共形阵的影响计入天线设计中。采用近邻粒子群算法对单元进行了优化，根据优化结果制作了微带共形阵，给出了非规则微带共形阵的驻波曲线和远场方向图。实验结果表明，近邻粒子群算法能够有效地对复杂曲面上安装的共形阵进行设计。     

多约束条件下的阵列天线方向图可重构设计

介绍了一种多个约束条件下的阵列天线方向图可重构设计方法。在阵列激励功率种类与仅相位加权等条件的限制下,优化后的阵列天线多种方向图均满足了预设目标。首先,建立了多目标优化求解模型;然后,针对不同的问题采用了不同的优化方法进行求解。优化后的阵列采用了三种不同的功率组件,并在同一功率激励情况下采用不同的相位分布分别实现了低副瓣笔形波束、45°余割平方与22°扇形方向图的可重构设计,而且优化后的总输入功率较相同副瓣电平下的泰勒加权的总功率增加了约13%。     

Combination of fast Fourier transform and self-adaptive differential evolution algorithm for synthesis of phase-only reconfigurable rectangular array antenna

Reconfigurable antenna arrays are often capable of radiating multiple patterns by altering the excitation phases of the array elements. In this paper, an efficient method based on FFT is presented for generating dual-radiation pattern from a single rectangular planar array by modifying the excitation phases of the array elements while sharing common amplitudes. The common amplitudes shared by both the patterns and the phases which play the role of turning between the two patterns when updated over zero phase among the elements are computed using Self-adaptive Differential Evolution (SaDE) algorithm. Two different beam-pairs of pencil/pencil and pencil/flat-top are generated from the proposed array while maintaining precise design specifications. The proposed method greatly reduces the computational time as compared with the conventional method for calculating beam patterns. The dynamic range ratio of the excitation amplitudes are kept below a threshold level to reduce the design complexity of the attenuators at the feed network level and to minimize the effect of mutual coupling among the array elements. To illustrate the effectiveness of SaDE, the fitness functions associated with the two beam-pairs are minimized individually using differential evolution (DE) algorithm and particle swarm optimization (PSO) algorithm. Results clearly show the superiority of SaDE over DE and PSO to handle the proposed problem.     

基于改进粒子群算法的共形阵列天线综合

共形阵列天线的赋形方向图综合涉及大量的运算,成为现在研究的一大难点,目前对共形阵方向图综合的研究比较少,且所用算法存在理论复杂、耗时长的缺点。文中运用改进粒子群算法对圆环阵、圆柱阵方向图的综合进行了研究,仿真结果表明,改进粒子群算法能够较快地形成期望方向图,证明了该方法的有效性和实用性。     

利用模拟退火算法优化非均匀阵列天线测向性能

建立了优化非均匀线阵的数学模型,提出采用模拟退火算法优化非均匀线阵测向性能的新方法。该方法只需要一个入射方向准确已知的信号源来完成优化。优点是优化过程简单、稳定性较好,并且适用于任意形式的天线阵。大量的计算机模拟结果表明优化后阵列的测向性能有较大提高,从而验证了这种方法的有效性。     

The application of a biquadratic programming method to phase onlyoptimization of antenna arrays

Antenna array optimization by a biquadratic programming method is formulated with variable-phase (analog and digital) and constant amplitude excitation. The method can optimize an antenna performance index expressible as a ratio of Hermitian quadratic forms. Power gain optimization and least-squares pattern synthesis with a specified gain are illustrated. Linear, planar, and circular arrays with dipole or circular loop elements are optimized, taking mutual coupling effects between antenna elements into account. The method shows much more rapid convergence characteristics than the Rosenbrock (1960) and Fletcher-Power (1963) methods     

基于遗传算法的任意布阵天线方向图优化

建立了一种通用的适应度函数式，通过遗传算法对八元阵优化，逼近二项式分布和切比雪夫分布，验证了算法的正确性。通过对八元阵方向图不同目标的优化，说明该算法及适应度函数的设计对任意布阵天线方向图多目标优化的有效性。