运用FDA实现空间时不变聚焦

发布时间：2020-09-28 07:37

　　频率分集阵列(Frequency Diverse Array,简称FDA)是一种新型的窄带阵列。和传统的阵列相比,这种阵列最大的特点是阵元之间的工作频率互不相同,存在一定的频率差异,这使得这种阵列具备了一般传统阵列所不具备的多相关特性(同时具有时间、空间相关特性),可以在一些应用领域中提供新的解决思路,吸引了大量研究工作者对此进行研究。在无线输能领域,应用阵列对指定点进行无线输能已经有了大量的研究,拥有了一定的研究基础。然而,由于传统阵列一般不具备距离相关特性,使得无线输能的效率往往较低,且稳定性不高,而FDA由于具备多相关特性,能够实现空间的定点聚焦,所以对FDA的研究显得尤为重要。本文通过对FDA的聚焦特性进行研究,并结合智能优化算法对相关频率参数等进行优化,实现了阵列的无线输能,并且在近场领域通过CST进行了验证。本文主要研究内容包括以下5个部分:(1)阐述了FDA的国内外研究动态、背景及意义;对FDA的基本原理和智能优化算法进行了介绍。(2)运用FDA实现远场单点聚焦,增加了对计算聚焦点位置的范围和聚焦参数的计算。通过将FDA的操作频率设置为时变函数,使用遗传算法对频率参数进行优化,实现了空间中的单点聚焦,并且具有良好的聚焦性能。(3)运用FDA实现远场多点依次聚焦与多点同时聚焦。在前面的单点聚焦基础上,通过在不同时间段进行定点聚焦优化,实现了空间远场的多点依次聚焦;通过结合单点聚焦与多点聚焦的参数指标,并添加特殊的目标函数,实现了空间远场的多点同时聚焦。(4)运用二维FDA实现自由空间中近场指定点的无线输能。通过将FDA的操作频率与权重设置为参数,运用遗传算法依次对操作频率和权重进行优化,实现了矩形分布阵列和圆形分布阵列的空间输能,并讨论了在阵列分别为矩形与圆形分布时的聚焦特性,最后通过CST对矩形分布阵列进行仿真,验证了优化的正确性。(5)对本文的研究进行总结,提出下一步的研究方向,以及对FDA以后发展的展望。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN92
【部分图文】：

频率分集,频偏,对数,阵元

构及聚焦图如图 1-1 和图 1-2 所示，这种阵列的阵元频率随着阵元的坐标满足一对数关系，即log( 1)m f f m+ m 0,1, 2...(1-1)中m为阵元的编号， f 为基础频率差，这类阵列实现了空间的定点聚焦，且具较小的旁瓣，虽然不能实现时不变聚焦，但这种聚焦方法的出现为以后聚焦的一步研究有着极大的启发性。

空间场,阵元

示意图,示意图,保密通信,设备控制

S. Y. Nusenu 等人对 FDA 的保密通信进行一些探索[1制设备控制一个二元的 FDA 阵列的运作，成功实现了焦，使得信号只能在合适的方向与距离上才能被再次多相关特性。实验示意图及成像如图 1-5 和图 1-6 所

【参考文献】