陣列天線綜合及子陣列劃分的研究.pdf

1、陣列天線綜合是一個非常復(fù)雜的非線性問題，目前采用的算法是多種多樣的。泰勒綜合法、貝利斯綜合法和契比雪夫綜合法等傳統(tǒng)解析方法可以解決一些波束形狀和陣元排列形式簡單的陣列天線問題，對一些復(fù)雜問題卻無能為力。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們將智能優(yōu)化算法和快速迭代算法應(yīng)用到陣列天線綜合當(dāng)中。智能優(yōu)化方法能夠解決一些限制條件非常嚴(yán)格的陣列，具有很強(qiáng)的全局搜索性和穩(wěn)健性，但智能優(yōu)化算法收斂速度慢，運(yùn)算時間長，不能解決大型陣列天線的綜合問題?？焖俚惴?/p>

2、能夠解決大型陣列天線的綜合問題，但要求對初始值的選擇非常嚴(yán)格，而且容易陷入局部最優(yōu)值。本文分別對非均勻陣列天線、雙頻共享孔徑陣列天線、基于子陣的陣列天線和單脈沖陣列天線的子陣列劃分等熱點(diǎn)問題進(jìn)行研究。
　　非均勻陣列天線對相鄰陣列單元間距有著非常嚴(yán)格的要求，一般采用智能優(yōu)化算法對陣列單元位置進(jìn)行優(yōu)化。針對現(xiàn)有的非均勻陣列天線綜合方法算法設(shè)計復(fù)雜以及優(yōu)化效果差的缺點(diǎn)，本文采用入侵雜草算法對非均勻陣列天線進(jìn)行綜合，主要對對稱直線陣列天

3、線、對稱矩形平面陣列天線和同心圓環(huán)平面陣列天線的陣元位置進(jìn)行優(yōu)化，推導(dǎo)得到了滿足間距約束要求的陣元位置公式，以方向圖最高旁瓣電平為適應(yīng)度函數(shù)，優(yōu)化后的陣元位置滿足預(yù)先設(shè)置的間距約束條件，方向圖的最高旁瓣電平也有了一定程度的降低。本文提出的方法不但能夠降低非均勻陣列天線算法復(fù)雜程度，而且能夠很好地限制陣列天線的孔徑尺寸和最大陣元數(shù)目。
　　雙頻共享孔徑陣列天線綜合是一個更為復(fù)雜的非線性優(yōu)化問題，屬于不同子陣列的陣列單元有著更為嚴(yán)格的

4、間距約束要求。本文對直線和平面共享孔徑陣列天線進(jìn)行綜合，推導(dǎo)得到了同時滿足多個約束條件的陣元位置公式，以兩個子陣列方向圖的最高旁瓣電平為適應(yīng)度函數(shù)，利用入侵雜草算法對兩個子陣列的陣列單元位置進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后兩個子陣列的陣列單元位置滿足所有的最小陣元間距約束條件。本文提出的方法能夠?qū)崿F(xiàn)大頻率間隔情況下雙頻共享孔徑陣列天線的設(shè)計。
　　非線性最小二乘法是一種快速迭代算法，能夠解決一些方向圖形式復(fù)雜和陣元數(shù)目較多的陣列天線綜合問題。本文

5、首先利用非線性最小二乘法對直線多子孔徑陣列天線進(jìn)行綜合，將陣列天線劃分為多個子陣列，每個子陣列可以產(chǎn)生不同的方向圖。然后利用相同的方法對星載陣列天線中常用到的同心圓環(huán)和六邊形陣列天線進(jìn)行綜合，將陣列天線劃分為若干子陣列，每個子陣列具有相同的激勵幅度權(quán)值，在盡量逼近期望方向圖的同時，降低了算法的復(fù)雜程度以及陣列天線的制造成本。
　　基于單脈沖陣列天線的和差方向圖綜合是陣列天線綜合的一個重要研究內(nèi)容。本文對直線和平面單脈沖陣列天線和差