超宽带相控阵稀疏化布阵技术研究

发布时间：2021-08-14 22:29

　　各种现代无线电子系统对相控阵天线提出的高增益、宽频带、空域覆盖等与日俱增的技术挑战,推动着相控阵天线向大规模、超宽带、宽角扫描等方向发展。与此同时,实际工程应用中对于硬件系统复杂度、散热困难、造价成本等问题更为关注,而稀疏阵列技术的应用能够很好地解决上述问题。尽管基于随机优化算法的稀疏阵列综合方法已经被广为应用,但仍面临着许多挑战,如容易陷入局部最优、计算量大等。围绕上述背景,本文提出适用于超宽带相控阵列稀疏化布阵综合的优化算法,并且实现了工作在C-Ku波段的强互耦超宽带宽角扫描稀疏阵列设计。本文的研究内容主要包括以下部分:首先,对超宽带相控阵稀疏化布阵技术研究背景及其意义做了简要介绍,回顾了国内外对于阵列天线综合的研究历史及存在的问题,并对强互耦超宽带相控阵的研究现状进行了简单概述。其次,首次提出了将多智能体遗传算法应用到阵列天线综合,并创新性地引入两项改进策略,提高算法的搜索能力和加快收敛速度。将改进的多智能体遗传算法应用于和差波束综合、稀疏阵列综合等阵列综合实例,显示出该算法相对于其它传统算法的优越性能。探索并讨论了大规模稀疏阵列的大角度扫描特性。第三,设计了一款加载开口谐振环的... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

强互耦天线阵

第一章绪论5基于脊波导原理将短路金属通孔更换成电容加载金属化盲孔，改善了限制低频带宽的环模谐振，将谐振点搬移至低频，实现了3.53-21.2GHz阻抗带宽范围内阵列扫描到45°时VSWR分别小于2.5。(a)(b)图1-2强互耦天线阵。(a)加载阻性频率选择表面[33]；(b)集成Marchand巴伦[34]文献[32]设计了一款16×16单元的双极化超宽带相控阵，实现7-21GHz频带内E面和H面±45°扫描。采用阻性频率选择表面能够打破地板对于高频带宽的限制，最终实现21:1(0.28-5.91GHz)阻抗带宽内VSWR<3的蝶形强互耦天线阵[33]，如图1-2所示。J.L.Volakis教授等人加工测试了一款8×8单元的双极化超宽带阵列[34]，采用集成Marchand巴伦的强互耦阵列实现0.69-5.0GHz带宽内±45°VSWR<2.65，并且交叉极化低于-20dB，如图1-2(b)所示。(a)(b)图1-3强互耦相控阵。(a)加载开口谐振环[36]；(b)圆柱共形阵[37]国内杨仕文教授团队设计了一款1×26双极化强互耦线阵，采用新型的垂直放

电子科技大学硕士学位论文12()()12min,,,,Nf=XXxxx∈S(2-19)其中，SRN定义N维搜索空间，受限于边界约束条件S∈[Xmin,Xmax]。该算法另外引入能值函数用来表征个体的潜能大小，定义如下：Energy(X)=f(X)(2-20)连通网格环境在图2-3(a)中给出，图中的菱形结构代表一个个体，菱形中的个体代表该个体在网格中所处的位置信息(i,j)，两两之间若存在连线，则说明这两个个体之间存在信息交流。位于网格位置(i,j)的个体Xi,j=(x1,x2,…,xN)，其邻域定义为NBi,j={Xi-1,j,Xi,j-1,Xi+1,j,Xi,j+1}，且由于网格的连通结构，X0,j、Xi,0、XLsize+1,j和Xi,Lsize+1分别定义为XLsize,j、Xi,Lsize、X1,j和Xi,1。定义个体Xi,j的邻域中能值最大的个体为i,j=(m1,m2,…,mN)。在整个优化过程中，每个个体仅与自己邻域内的个体进行信息交流。(a)(b)图2-3Lsize×Lsize规模大小的网格环境结构。(a)网格环境；(b)改进后个体Xi,j的邻居下面给出了多智能体遗传算法的简要介绍。首先，初始化多智能体网格使得种群个体均匀随机地覆盖N维可行域空间，由下式产生初始化个体：()(),,,,maxminminrand,=1,,ijijijijX=×XX+XijLsize(2-21)其中，rand(·)产生0-1随机数，上标(i,j)代表个体在网格中的位置；Lsize是网格的长度，则种群大小为Lsize×Lsize。在多智能体遗传算法中不存在全局控制，个体之间是相互独立的，因此不需要通过扩大种群规模来增加种群多样性，通常设置

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型的米波雷达──综合脉冲与孔径雷达[J]. 保铮,张庆文.  现代雷达. 1995(01)



本文编号：3343286