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阵列天线综合方法研究

杨林  
【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,


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