阵列天线容差优化与无线终端印刷天线设计

发布时间：2017-12-20 02:19

  本文关键词：阵列天线容差优化与无线终端印刷天线设计　出处：《西安电子科技大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 低副瓣阵列天线 自适应策略 混合差分进化算法 容差优化设计 无线终端印刷天线

【摘要】：大型相控阵雷达因其具备作用距离远、观测范围大、目标容量大、复杂环境适应能力强以及较强的抗干扰性能等优点,在现代雷达系统中获得了广泛应用。为了提高雷达系统抗干扰的能力,要求雷达天线具备较低的副瓣。目前,低副瓣阵列天线已经成为高性能雷达系统的一个重要组成部分,可以在有严重的地物和电子干扰环境中有效工作,能够提高整个雷达系统的抗干扰性能。低副瓣阵列天线,对误差非常敏感,各种误差源都会对阵列天线的副瓣性能产生较大的影响。在无线终端天线方面,具有多频段、超宽带性能的印刷天线越来越受到人们的关注,已广泛应用于无线通信终端中。本论文主要对阵列天线容差优化设计及无线终端印刷天线进行了深入的研究。作者的主要工作及研究成果可概括为：1.提出了新型自适应混合差分进化(SAHDE)算法。首先,采用简化的三点二次插值算子在控制参数(差分尺度因子F和交叉概率CR)与己获得的适应度函数值之间建立了一种联系,提出了一种新的自适应参数控制策略,将该策略与混合差分进化算法相结合,提出了一种新型自适应混合差分进化算法。其次,采用11个标准测试函数对该算法进行了测试,数值试验结果验证了该算法的有效性。最后,为了更进一步展现该算法的实用性和优越性,采用该算法优化了稀布直线阵列、稀布平面阵列和同心圆环阵列的峰值副瓣电平,并与相关文献的结果做了比较。数值结果表明,在同等约束条件下新型自适应混合差分进化算法可以获得更高质量的解。2.对稀布直线阵列进行了容差优化设计。在稀布阵列中,随机的位置误差有很大可能导致副瓣电平的恶化。为了使阵列在考虑误差情况下获得较低的副瓣电平,在考虑随机位置误差的情况下,对稀布阵列进行了优化设计。首先,分析了随机位置误差对副瓣电平的影响情况；其次,建立了稀布直线阵的容差优化设计模型,以最坏情况峰值副瓣电平为优化目标,通过随机采样,将一个随机优化问题转化为一个确定性优化问题：最后,在假设位置误差服从正态分布的情况下,采用新型自适应混合差分进化算法对该模型进行了优化。仿真结果表明,考虑误差情况下最坏副瓣电平比不考虑误差情况下的最坏副瓣电平有一定程度的改善,同时给出了考虑容差情况下的最优位置坐标。3.对宽带低副瓣直线阵进行了容差优化设计。阵列天线的激励系数难以精确的实现,为了使所设计的阵列在误差存在的情况下能满足设计要求,必须使所设计的激励系数容忍一定的误差范围,因此有必要进行容差优化设计。首先,分析了馈电误差对宽带阵列副瓣的影响；其次,以考虑误差情况下的最坏情况峰值副瓣电平为优化目标,建立了宽带低副瓣直线阵列天线固定容差优化模型,采用SAHDE算法优化得到了给定误差情况下的最优幅相分布；最后建立了宽带低副瓣直线阵列天线的可变容差优化模型,采用SAHDE算法和二分法得到了该阵列所能容忍的最大幅相误差。4.设计了几种无线终端天线。主要设计了几种不同种类的多频带和超宽带陷波天线以满足广泛使用的无线通信终端要求。主要包括：1)矩形环加载的T形多频天线,通过在T形单极子的末端加载了矩形环,使得T形单极子天线实现了三频性能；2)T形结构加载的T形多频天线,受分形天线启发,通过在T形单极子天线的末端逐级加载T形枝节,每加载一级可增加一个谐振频率,从而实现多频性能;3)基于微带馈电的超宽带陷波天线,在椭圆开口环单极子天线的起始端和末端分别加载了一个“伞形”结构和“瓶口形”结构,实测结果表明,天线在3.09-11GHz除3.4-4GHz和5-5.9GHz两个频段内的电压驻波比都小于2,实现了超宽带陷波特性；4)基于共面波导馈电的超宽带陷波天线,在矩形开口环单极子天线的起始端和末端分别加载了一个“台灯形”结构和“瓶口形”结构,实测结果表明,天线在3.0-11GHz除3.3-3.8GHz和5.05-6GHz两个频段内的电压驻波比都小于2,实现了超宽带陷波特性。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.2

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本文编号：1310389