迭代傅里叶算法用于六边形稀疏阵列天线

针对迭代傅里叶技术在优化稀疏阵列天线时对阵元激励大规模截断带来的不利影响,提出了一种逐步截断的迭代傅里叶算法.该算法从满阵依次减少数个阵元,从而避免阵列大规模截断陷入局部最优解.将其应用到六边形平面天线阵列的稀疏布阵优化中,以改善最大副瓣电平为目的.为了计算六边形天线阵的方向图,通过在口径中添加虚拟阵元转化为可以实现二维傅里叶变换的矩形阵列.仿真结果表明,改进的迭代傅里叶算法对稀疏天线阵最大旁瓣电平的优化比采用遗传算法的结果更理想,且具有计算量小和速度快等优点.     

基于迭代FFT算法的平面阵列交错稀疏布阵方法

交错稀疏阵列天线的设计需要实现“稀疏布阵”和“子阵交错机制”两个关键技术的有机“协同”.提出一种基于改进迭代快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation, FFT)算法的均匀面阵交错稀疏布阵机制.鉴于均匀矩形平面阵列天线激励与方向图存在二维傅里叶变换的关系, 该方法通过对均匀面阵方向图采样的频谱能量分析, 采用交错选取子阵激励的方法, 实现了面阵天线方向图频谱能量的均匀分配, 获得了近似相同方向图的交错子阵设计.在此基础上, 采用迭代FFT算法对交错子阵激励进行迭代循环, 有效降低了交错子阵的峰值旁瓣电平.理论分析与实验仿真证明, 相对于基于循环差集和互补差集的稀疏交错优化方法, 该算法实现的交错稀疏阵列设计具有方向图近似程度更高, 且峰值旁瓣电平更低的优点.     

一种唯相位加权降低天线副瓣技术研究

通过分析几种优化阵列副瓣算法的特点,提出将差分进化算法与模拟退火方法相结合的方法,实现了唯相位加权降低阵列天线副瓣。采用快速傅里叶变换法提高计算阵列天线方向图的效率。为了证明该方法的有效性,给出了40×40均匀阵列的唯相位加权低副瓣优化结果,阵列天线副瓣唯相位加权优化后达到了-22.13 d B。     

基于分区迭代傅里叶算法的稀疏阵列天线设计优化

针对迭代傅里叶算法（IFT）在对稀疏阵列天线优化时,阵元不分区域地大规模截断带来的不利影响,介绍了一种分区IFT算法。根据满阵幅度锥削分布计算每个分区域需要的激励阵元数,在算法的截断过程中,对每个分区中按照所需的阵元数对激励幅度较大的阵元进行截断,从而使阵元的密度分布更加接近于满阵的幅度分布,更容易获得相对较低的副瓣电平。将其应用于圆形孔径平面稀疏阵列天线的优化布阵,以抑制阵列天线的峰值副瓣电平为目的,仿真试验表明分区IFT算法可以得到比标准IFT算法更优的结果。     

基于DFT通过采样远场方向图来确定阵列分布

利用天线阵列分布及其相应的阵列方向图与离散傅里叶变换对之间在数学上的同构,对不同空间角度上阵列方向图的采样值进行离散傅里叶变换(DFT)来重新确定天线阵列的激励分布.     

平面六边形稀疏阵列天线的优化

针对标准的差分进化算法只能处理连续空间的优化问题,提出了一种基于取整策略的差分进化算法。该方法只需要对优化变量进行四舍五入取整,就能够把标准差分进化算法用于稀疏阵列天线方向图优化。将取整策略的差分进化算法应用到六边形平面稀疏天线阵的布阵设计。为了计算六边形阵列天线的方向图,提出在口径中添加虚拟单元的计算模型,把六边形阵列转化为可以实现二维快速傅里叶变换的矩形阵列。以改善阵列峰值副瓣电平为目的进行仿真试验,结果表明,优化后的稀疏天线阵峰值旁瓣电平与采用遗传算法相比改善了4.5~5.1 dB,且具有计算速度快、稳定性好的优点。     

一种基于迭代FFT算法的直线稀疏阵列优化方法

介绍了一种基于迭代快速傅里叶变换(FFT)算法的优化方法来实现直线稀疏阵列的峰值旁瓣电平最优化,分析并给出了该方法的详细优化步骤.利用阵列因子与阵元激励之间存在的傅里叶变换关系,对不同的初始随机阵元激励分别作迭代循环,便可以得到最优的阵元分布.在迭代过程中,根据稀疏率将阵元激励按幅度大小置1置0来完成阵列稀疏.通过对仿真结果进行分析,证明了该方法的快速性、有效性和稳健性.     

基于迭代FFT算法的平面稀疏阵列优化方法

提出了一种基于迭代FFT算法的优化方法来实现平面稀疏阵列的峰值旁瓣电平优化,并给出了详细的优化步骤.在给定的旁瓣约束条件下,利用阵列因子与阵元激励之间存在的傅里叶变换关系,对不同的初始随机阵元激励分别进行迭代循环,就可以降低稀疏阵列的旁瓣电平.在迭代过程中,根据稀疏率将阵元激励按幅度大小置1置0来完成阵列稀疏.仿真实验...     

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.     

共享孔径同心圆阵稀疏交错优化布阵方法

同心圆阵列天线具有波束对称、360°方位角扫描、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于星载、机载、舰载雷达及飞机声呐等领域。在天线孔径有限的情况下，如何进一步提高同心圆阵的孔径利用率，通过孔径的空分复用，设计出子阵稀疏交错分布的多功能同心圆阵列天线，具有较大的研究价值。利用均匀同心圆阵列天线激励与方向图函数存在二维傅里叶-贝塞尔变换关系，基于二维三次插值和密度加权，提出了一种同心圆阵稀疏交错优化布阵的方法。该方法通过对均匀同心圆阵列天线方向图采样值的频谱能量进行分析，采用三次插值的方法，实现了同心圆天线阵列方向图函数到同心圆阵元激励能量的映射转换；基于密度加权的原理，对排序后归一化阵元激励的奇偶交错选取，使得稀疏交错子阵方向图频谱能量均分匹配，实现了同心圆阵的稀疏交错优化布阵设计。仿真结果表明，该方法得到的交错子阵天线具有峰值旁瓣电平低、主瓣宽度窄且方向图性能近似程度高的优点，有效解决了同心圆阵列天线稀疏交错优化布阵的设计难题，实现了两子阵交错的共享孔径多功能同心圆阵列天线设计。     

平面稀疏阵列天线的约束优化设计

针对有阵元数和阵列口径约束的矩形平面稀疏阵天线的综合问题,提出了一种基于整数编码的差分进化算法。该方法以每个阵元的栅格位置编号作为设计变量,使阵列的稀疏率满足约束条件,避免了优化过程中的不可行解,还减少了优化变量的个数。为了加速优化过程,采用快速傅里叶变化计算阵列的方向图。以改善阵列峰值副瓣电平为目的进行仿真试验,结果表明：优化后的稀疏天线阵峰值旁瓣电平比现有方法相比改善了1.2~1.7 dB,且具有收敛性和稳定性好的优点。     

一种新颖的共形阵非均匀子阵的优化算法

提出了一种新的同时对共形阵非均匀子阵分区和子阵幅度激励进行优化的多目标进化算法，为此设计了新的多目标函数，通过在改进的强度 Pareto 进化算法(SPEA2)使用克隆选择算子和双交换遗传操作算子，从而提高搜索效率和收敛性，可以有效改善整个阵列的辐射特性。 在系统仿真中，结合工程化实际应用，本文提出的 MOEA 算法对 20×20 阵列进行非均匀子阵分区和对各个子阵的幅度激励优化，仿真结果表明其天线阵列在扫描空域的峰值旁瓣电平(PSLL) 以及方位和俯仰波束宽度等性能参数得到明显改善，该方法对改善整个阵列的辐射特性是有效的。     

基于和声搜索的稀布线阵旁瓣电平优化*

采用和声搜索算法研究了带约束条件的稀布线阵峰值旁瓣优化问题.探讨了稀布阵综合中的天线口径、阵元数目以及峰值旁瓣的关系,并拟合了三者的数学模型.仿真结果表明,与现有优化算法相比,改进的和声搜索算法具有更快的收敛速度;在峰值旁瓣优化中,不同阵元数目可获得最佳的天线口径;而在固定天线口径条件下,少量的阵元可获得更佳的峰值旁瓣.天线口径、阵元数目以及峰值旁瓣的相互关系可为稀布线阵的优化设计提供参考和借鉴.     

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。     

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.     

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%。     

机载相控阵雷达天线阵的可靠性新模型

影响机载相控阵雷达下视能力的一个重要指标是天线的超低副瓣特性。在传统的机载相控阵雷达天线的可靠性设计中是对n中取女的表决模型冗余量进行压缩，该方法没有考虑失效T／R组件的分布位置对天线超低副瓣性能的影响。通过数学归纳法建立了在收发组件失效分布约束奢件下，机载相控阵雷达天线阵的可靠性数学模型。该模型的正确性经过了仿真验证。通过实例比较说明了传统可靠性设计方法可能带来的工程设计风险。该模型可用来指导机载相控阵天线的可靠性设计。     

基于遗传算法的球面阵列旁瓣电平优化方法

针对共形球面天线阵列,采用有向天线阵元,在保持阵列孔径不变的条件下,以阵元分布位置作为优化变量,以降低最大相对旁瓣电平为优化目标,运用改进的遗传算法对阵列进行稀疏优化,仿真结果表明:该方法能够降低球形阵列的旁瓣电平,达到了减少阵元个数、降低天线系统成本的目的。     

Sidelobe Reduction of Low‐Profile Array Antenna Using a Genetic Algorithm

A low‐profile phased array antenna with a low sidelobe was designed and fabricated using a genetic algorithm (GA). The subarray distances were optimized by GA with chromosomes of 78 bits, a population of 100, a crossover probability of 0.9, and a mutation probability of 0.005. The array antenna has 24 subarrays in 14 rows, and is designed as a mobile terminal for Ku‐band satellite communication. The sidelobe level was suppressed by 6.5 dB after optimization, compared to the equal spacing between subarrays. The sidelobe level was verified from the far‐field pattern measurement by using the fabricated array antenna with optimized distance.     

六边形平面阵旁瓣电平优化的遗传算法

首先对遗传算法作了改良,精心设计了适应函数,使遗传算法可以快速收敛。然后用改进的遗传算法降低天线单元正三角形排列的六边形平面阵的最大旁瓣电平,结果表明通过对激励幅度的优化,六边形平面阵的辐射特性可以获得很大的改善,天线阵的最大旁瓣电平比均匀激励的降低了约11dB。良好的计算结果表明遗传算法是目前求解此类问题的有效方法。