基于FFT算法的稀布线阵列天线优化

在许多实际工程应用中,只要求天线阵列具有窄的扫描波束,而不要求有相应的增益。稀布阵列能够在采用较少的天线单元的条件下实现满阵的孔径效能、具有窄的扫描波束,这有效地节约了设备成本,但是天线阵元的稀布也带来了旁瓣电平(PSL)抬高的问题。本文提出一种基于FFT算法的稀布线阵列优化方法,利用阵元激励与方向图函数间的傅里叶关系,在一定有效阵元数量和旁瓣电平的约束条件下,对初始化产生的阵元激励进行多次迭代FFT处理,根据有效阵元数量约束将部分阵元激励置成0来完成阵列稀疏,优化稀布天线阵元的排布方式,实现天线旁瓣电平的优化。给出了具体实现步骤及仿真实例,结果表明,采用FFT算法只需要经过少量次的迭代运算,可以得到更低的稀布线阵列天线旁瓣电平,收敛速度快,处理时间短。仿真证明了该算法的快速性、有效性和稳健性。

相位干涉仪测向天线阵基线优化设计方法

针对相位干涉仪测向天线阵基线设计问题,给出了干涉仪虚拟基线构建方法和实基线优化方法。在相位干涉仪的物理约束条件内,通过合理设计虚拟基线数量和优化实基线比值,克服了传统设计方法中采用非最优实基线比值导致相位误差较小时实基线较长的缺陷。利用设计方法给出了0.35~18 GHz频段内相位干涉仪测向天线阵的基线优化案例,并对基线设计结果进行解模糊和测角精确度分析验证。仿真实验表明,本文方法能够在满足测角精确度的前提下,通过优化实基线比值,实现任意条件下的测向天线阵基线优化设计。

基于差分进化算法的异构型分布式阵列优化

分布式阵列在突破了传统布阵环境限制的同时,还具有较高的增益,使其在实际工程中获得了广泛的应用。针对分布式阵列方向图存在较高的旁瓣问题,结合阵列性能约束和阵列位置约束,建立二维异构型分布式阵列优化模型,通过差分进化算法对子阵分布位置进行优化。并从变异策略、选择策略和控制参数三个方面对传统的差分进化算法进行改进。仿真分析结果表明,该方法能够有效抑制分布式阵列的峰值旁瓣电平,相比传统的差分进化算法,该算法全局收敛能力更强、收敛速度更快。

遗传算法在阵列天线赋形波束综合中的应用

基于遗传算法 ,提出了一种新的阵列天线赋形波束综合方法。在阵列天线单元数、单元间距一定的情况下 ,对阵列天线单元馈电幅度、相位进行优化选择 ,使赋形波束达到设计要求。解决了遗传算法在阵列天线赋形波束应用时的关键技术和实现方法 ,进行了实验例证 ,获得了优良的赋形波束形状 ,显示了遗传算法在天线设计中的广泛应用前景。

非均匀线天线阵优化布阵研究

针对有阵元数、孔径和最小阵元间距约束的稀布直线阵列综合问题,提出了一种基于修正遗传算法(MGA)的综合方法.该方法采用真值编码,个体的描述方式可使搜索空间减小,通过设计用于处理约束的矩阵变换和广义的交叉算子和变异算子,有效地避免了基因重组和变异时出现不可行解.在约束阵列孔径和阵元数的条件下,高效地实现了任意最小阵元间距约束下抑制峰值旁瓣电平(PSLL)的稀布阵综合.文中给出了修正遗传算法的流程,该算法的有效性和鲁棒性在稀布阵列综合的仿真实验中得到了验证.

稀布圆阵的降维优化方法

针对有阵列孔径,阵元数目和最小阵元间距3种约束下的稀布圆形阵列综合问题,该文提出了一种基于修正遗传算法的降维优化方法。为了充分利用阵元布阵的自由度,同时使稀布阵列满足多个设计约束,在阵元排布时将2维平面阵列优化设计降维成1维的稀布直线阵列,计算阵列性能时再还原为平面阵列。该方法改进了现有圆阵综合方法中轨迹圆半径和轨迹圆上阵元数分布优化的不足,实现了全部阵元的联合优化,降低了算法的复杂性,同时保证了阵列的旁瓣性能,仿真结果证明了该方法的有效性。

阵列天线阵元位置误差、通道不一致性和互耦的校正

采用单个连续波校正源 ,通过旋转阵列天线在多个校正方位测得校正数据 ,通过求解可分离的非线性优化问题 ,得到了阵元位置参数和包含通道幅度相位参数与阵元间互耦参数校正矩阵的估计 .

改进遗传算法应用于超低副瓣天线阵的综合设计

提出了一种改进的遗传算法。在同一代中对各个个体采用不重复交叉和不重复变异的策略和分别在交叉和变异后采用精英保留的策略,并改进了自适应规则。将该算法应用于实现线阵超低副瓣方向图。将各个天线单元的电流幅度和单元间距作为参量进行优化。给出了线阵天线单元在不同单元个数和不同间距条件下的优化结果。结果表明,该改进的遗传算法能够优化实现低于-40dB的超低副瓣,优于已有文献中遗传算法对天线阵副瓣的综合设计结果。

平衡馈电基片集成波导缝隙阵列全向天线

基于基片集成波导技术与标准印刷电路板工艺,设计并实现了缝隙阵列全向天线。为展宽带宽,天线由两个相同子阵组成。采用带状线T型功分器和共面波导转接,实现天线的平衡馈电结构。测试结果与全波仿真结果表明,对称平衡馈电基片集成波导缝隙阵列全向天线具有良好的全向性,较高的增益,相对较宽的带宽和紧凑的结构。

随机相位误差对空间功率合成效率的影响

采用数理统计方法分析了任意分布的随机相位误差对多台不等功率辐射源组成的天线阵空间功率合成效率的影响,得到了由多台不等幅馈电的阵元组成的天线阵空间功率合成效率期望值的解析表达式。通过该解析式可利用快速傅里叶变换(FFT)快速分析任意数目阵元组成的天线阵在目标点的期望合成效率,为空间功率合成系统的总体合成效率预估并合理分解各分系统随机相位抖动指标提供了一种高效的解析分析方法。作为算例,用得到的解析公式分析相位误差分布呈均匀分布、正态分布和三角形分布三种典型情况对合成效率的影响。

基于差集的综合孔径圆环天线阵稀疏优化方法

稀疏天线阵列设计是综合孔径微波辐射计的一个重要研究内容。圆环阵因其可实现(u,v)平面基线矢量零冗余、结构简单以及共形、波束旋转对称等特点而备受关注。针对均匀圆环阵(UCA)基线长度(基线矢量的模)冗余量大的问题,提出了两种稀疏优化方法:一种是基于受限差集的半圆环阵稀疏方法;一种是基于循环差集的全圆环阵稀疏方法。这两种方法均可大大减少阵元数,节约硬件成本;且均可解析地求出稀疏阵元位置,运算量极小,适于任意大阵元数的圆环阵稀疏优化。通过阵列旋转和分时测量,这两种圆环稀疏阵可获得与UCA相同的空间频率采样。

利用相位变化率对固定辐射源的无源被动定位

无源被动定位是利用从威胁辐射源接收到的辐射信息，对威胁辐射源进行定位的技术。以往的研究，常常局限于利用方向角（ＤＯＡ）信息。由于定位精度对角度测量误差的敏感性，仅利用ＤＯＡ信息很难得到迅速准确的位置信息。本文提出了一种利用相位变化率信息进行快速定位的定位方法，并给出了相应的算法和仿真结果，以及与传统只测角定位法的比较。

对称线阵的优化稀疏研究

对稀疏率一定的稀疏线阵进行优化设计时,仅对孔径外边缘部分的阵元进行优化稀疏就能达到优化设计整个稀疏天线阵的目的。该文运用统计的方法对大量的最优对称稀疏线阵的阵元分布规律进行了分析和研究,提出一种对称稀疏线阵的布阵模型,经过分析和验证表明,利用该模型可以在保证优化性能的同时,有效地降低优化布阵算法的计算量,提高优化设计的效率。

一种新的天线阵列位置误差校正算法

天线阵元的位置误差会影响天线阵元所接收到信号的相位。基于特征值分解的波达方向算法对信号的相位误差非常敏感 ,因此有必要对阵元的位置误差所带来的接收信号相位误差进行校正。提出了一种基于噪声子空间的最优化算法能有效的校正直线阵列的位置误差。与原方法相比 ,该算法的优化参数仅为原来的一半 ,提高了梯度优化算法的收敛速度。数值计算结果表明该算法是有效的。

幅相误差对稀疏阵天线性能的影响

围绕天线阵增益、波束宽度、指向和副瓣电平等指标，分析了幅相误差、阵元失效对稀疏阵列天线性能的影响。应用概率统计原理，导出了具有幅相误差、阵元失效时稀疏阵天线阵增益损失、波束宽度、指向、副瓣电平的估计公式、并得出一些有益结论。

宽带无线Mesh网络中的多扇区天线阵列设计

在宽带无线Mesh网络中,为了扩展传输距离和提升链路速率,天线的性能至关重要。提出了一种多扇区天线阵列,每个扇区天线为带反射板的微带偶极子阵列天线,工作频段为5.1～5.9 GHz,其水平主瓣张角为45°,增益为18 dbi。多扇区天线阵列共包括8个扇区,信号在各扇区天线间进行动态切换,从而实现水平360°全向覆盖。通过采用HFSS三维电磁场仿真工具进行仿真及实际生产并在微波暗室中进行测试,结果表明和传统无线Mesh网络所采用的全向天线相比,在满足全向覆盖的同时,天线的方向性有了很大的改善。

非均匀天线组阵SUMPLE权值信噪比及信号合成性能分析

SUMPLE相关算法是深空网天线组阵中信号合成最重要的方法之一。将SUMPLE权值估计信噪比的计算方法由均匀天线阵推广到非均匀阵,给出了非均匀阵合成损失系数的计算公式。理论分析与仿真结果表明,在非均匀阵SUMPLE合成中应对权值幅值进行修正,以使其满足最优合成条件。充分利用现有的大型射电望远镜,在其周围建设若干小口径天线进行组阵,可以获得比单纯由小天线组成的均匀阵更好的合成性能,且具有更强的微弱信号适应能力。

处理天线阵各通道增益和相位不一致性的一种超分辨测向新技术

基于空间谱估计的高分辨测向技术,在天线阵各通道的增益和相位未知时,其性能往往低于传统的测向技术。本文提出了一种新的方法来解决这一难题。该方法是用一已知方向的辅助信号源,结合特征结构法来对各通道的增益和相位因子进行估计。重要的是,文中还给出了找出最佳辅助源方向的技术,以及实现一个新测向系统的方案。理论分析和模拟结果表明,本文提出的方法是有效的。

8mm边馈式微带天线阵研究

本文对８ｍｍ边馈式微带天线阵进行了理论和实验研究，给出了并馈矩形贴片阵元和馈电网络的设计方法，采用新型的波导－微带正变型转换接头，研制出６４、１２８和２５６单元的三种边馈式毫米波微带天线阵。

低副瓣基片集成波导缝隙阵圆极化天线

基于基片集成波导技术与标准印刷电路板工艺,实现了圆极化、低副瓣的平面缝隙天线阵列。辐射单元采用基片集成波导顶层匹配缝隙对结构,行波式圆极化单元。辐射缝隙经过改进,单个辐射单元的反射系数均小于-30 dB。平面阵列采用基片集成波导低副瓣功分器馈电。文中给出了具体设计公式、方法和仿真结果。设计制作的16×16阵列在16.1 GHz频点上实测增益为30 dB,轴比为0.7 dB,副瓣小于-20 dB。