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波导缝隙阵的波束赋形研究

杨丽娜  
【摘要】:波导缝隙阵天线由于口面场分布容易控制、结构简单紧凑、电气性能优良等特点,被广泛应用于雷达和通讯领域。特别对于波导宽边纵缝阵列天线而言,它不但电气性能优良,而且还有厚度小、功率容量大等特点,在机载火控雷达、导弹寻的等方面有着其他类型天线无法取代的优势,因此其综合和设计的研究也越来越引起人们的重视。本文主要对波导宽边纵缝阵列天线的波束赋形进行研究,从内容上大体分为三部分: 1、改进的遗传算法应用于阵列天线方向图赋形的研究。首先通过改变遗传参数,提出一种改进的遗传算法,并用它分别优化直线阵列天线和矩形平面阵列天线的阵元激励幅值来降低最大相对旁瓣电平;然后用该算法对直线阵列天线的阵元激励幅值和相位同时进行优化,较好的实现了方向图的波束赋形;最后结合谢昆诺夫单位圆法,利用该算法对直线阵列天线不在单位圆上的根进行优化,实现了方向图的波束赋形和零点控制。 2、波导缝隙天线阵综合设计的研究。选取宽边纵缝作为波导缝隙天线阵的阵元,对其进行了理论分析和求解;分别在不考虑互耦和考虑互耦的情况下,对波导缝隙行波线阵天线的综合设计方程进行了推导,并给出了设计流程图。 3、结合前两部分的内容对波导缝隙天线阵赋形的研究。首先采用道尔夫-契比雪夫综合法对波导缝隙天线阵分别在不考虑互耦和考虑互耦两种情况下进行综合设计,并用Ansoft HFSS进行仿真,分析比较仿真结果,验证了缝隙阵综合设计程序的正确性和考虑互耦的必要性;然后采用泰勒综合法进一步对缝隙阵进行赋形综合设计,仿真得到阵列天线方向图与驻波比;最后尝试对波导缝隙阵进行分段,用遗传算法对每段的激励幅度、间距以及段与段之间的距离进行优化,较好的实现了分段波束赋形的综合,将设计结果在Ansoft HFSS中建模仿真,结果良好。


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