稀布陣的低旁瓣綜合算法研究.pdf

1、稀布陣天線的性價(jià)比高,應(yīng)用在雷達(dá)系統(tǒng)中能夠降低雷達(dá)總的系統(tǒng)花費(fèi)。陣列天線的孔徑越大,則波束越窄,方向性越好。對于均勻陣而言,若要求達(dá)到一定的分辨率,可以通過增加陣元個(gè)數(shù)使孔徑增大的方法來實(shí)現(xiàn),但是是以增加了系統(tǒng)的繁雜度和陣列的構(gòu)造成本為代價(jià),也為進(jìn)一步的信號(hào)處理帶來挑戰(zhàn)。另外,也可以通過增加均勻陣陣元間距的方式來增加孔徑,但是此條件下均勻陣有可能會(huì)出現(xiàn)柵瓣。均勻陣的自由度較少,沒有足夠的參數(shù)變動(dòng)進(jìn)一步來調(diào)整陣列性能。
　　相比于通

2、過增大陣元數(shù)來增大孔徑而言,通過稀布陣元來達(dá)到增大孔徑的目的是降低雷達(dá)系統(tǒng)構(gòu)造成本的方法之一。例如固態(tài)有源相控陣天線,陣面的花費(fèi)很大,占據(jù)構(gòu)建雷達(dá)系統(tǒng)耗資的一大部分。另外,在實(shí)際應(yīng)用中,很多系統(tǒng)只需要具有較高的分辨力,而不必具有較高的天線增益。稀布陣的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)出現(xiàn)柵瓣,但是對應(yīng)的旁瓣電平比較高。為降低稀布陣的旁瓣電平,本文研究了利用智能算法進(jìn)行稀布陣綜合進(jìn)而進(jìn)行布陣以得到較低旁瓣水平的算法。主要內(nèi)容如下:
　　第一部分:陣列天線

3、的方向圖乘積原理是進(jìn)行陣列天線性能研究的基礎(chǔ),故文中詳細(xì)推導(dǎo)了方向圖乘積原理。模型的構(gòu)建是求解計(jì)算公式的一個(gè)前提,文中給出了稀布陣、均勻陣的的定義以及陣元分布模型。為了對陣列天線方向圖有一個(gè)直觀的概念,并且為了表明稀布陣相比于均勻陣列的優(yōu)勢,文中給出了兩者的方向圖,其中均勻陣是和稀布陣具有相同的孔徑和相同的陣元數(shù)。方向圖的性能好壞由對應(yīng)定義的參數(shù)來評價(jià),其中旁瓣電平、主瓣寬度、增益、方向性、帶寬是比較重要的幾個(gè)參數(shù),它們表征了方向圖的特

4、征。
　　第二部分:文中采用三種改進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行稀布陣陣元位置綜合,故首先說明了算法的基本知識(shí),即遺傳算法的常用術(shù)語以及標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的選擇、交叉和變異操作,這是引進(jìn)三個(gè)改進(jìn)遺傳算法的基礎(chǔ)。文中又進(jìn)一步給出了三種改進(jìn)遺傳算法的定義以及算法的實(shí)現(xiàn)過程。到此為止,已經(jīng)對遺傳算法的原理性知識(shí)給予了完整性介紹,故文中利用這三種遺傳算法進(jìn)行了多個(gè)仿真前提下的稀布陣陣元位置綜合。為了能夠保證算法的有效性以及算法的適用性,文中給出的仿真前提主要

5、涉及一下幾種:與稀布陣具有相同孔徑、相同陣元數(shù)均勻陣是否存在柵瓣;陣元數(shù)目的奇偶;陣元在陣列中心兩端是否對稱分布;算法優(yōu)化的參數(shù)種類。
　　第三部分:利用粒子群算法進(jìn)行稀布陣陣元位置綜合。為了研究哪一種算法在稀布陣綜合優(yōu)化問題上的適用性更好,分析了粒子群算法和三種遺傳算法的結(jié)果。
　　第四部分:為了能夠清楚認(rèn)識(shí)陣列的參數(shù)對旁瓣電平的影響程度,文中分析了陣列天線單元數(shù)、陣列孔徑和陣元最小間隔的影響度。適應(yīng)度函數(shù)是算法迭代進(jìn)行的