阵列天线综合方法研究

【摘要】：在阵列设计阶段，其任务集中在考虑前述众多影响因素下，优化阵列口径激励，使其满足工程给定的副瓣要求及其他要求，也就是常说的方向图综合问题。阵列天线综合是指按规定的方向图要求，用一种或多种方法来进行天线系统的设计，使该系统产生的方向图与所要求的方向图良好逼近。它实际上是天线分析的反设计，即在给定方向图要求的条件下设计辐射源分布，要求的方向图随应用的不同而多种变化。 本文重要从自适应算法、遗传算法、旁瓣峰值控制算法、零陷控制算法四个方面对方向图设计进行了较为详尽的研究。以均匀线阵和不等间距线阵为主要研究对象，在理想的条件下，分别对四类算法进行了研究，并得出了相应的结论。 1．自适应算法。自适应天线的原理是使天线方向图在干扰方向上产生零点，如果从某个方向对阵列施加干扰，则通过自适应处理，天线阵列方向图相应方向的电平就会降低。应用这个特性，我们将阵列想象成自适应阵列来应用。在基于最大信噪比准则和最小二乘准则下，分别研究了两种算法，在主、副瓣方向施加干扰，调整阵列方向图，使之满足设计的要求。本文同时改进了一种自适应算法，使之在计算量上更为减少，计算更为简单，同时将阵列互耦因素考虑在内，使之在考虑互耦的情况下也能实现设计要求，大大地扩展了算法的实用性。 2．旁瓣峰值控制算法。研究了针对旁瓣峰值电平进行控制的迭代算法，基于最小均方误差准则下，仅对旁瓣的峰值电平进行控制，针对性更强，改进了一种基于最小二乘理论的算法对阵列天线进行方向图综合，仅对旁瓣峰值和主瓣电平进行处理，可以实现旁瓣和主瓣电平的同时控制，使天线阵方向图向期望方向变化。算法可以对等间距和不等间距天线阵进行综合，计算量也较小，所以具有很强的实用性，仿真结果显示算法很好的完成了设计要求。 3．遗传算法。研究了遗传算法在天线阵方向图中的应用，提出了一种改进的遗传算法对线天线阵进行方向图综合，在进化初期和后期，分别采用不同的选择，变异的计算，从而在解空间的搜索过程中有效的实现了全局搜索，