基于小生境遗传算法的双折合八木天线多目标优化设计

摘要

随着隐身飞机和反辐射导弹的出现，在雷达发展史上曾经占有重要地位的米波雷达复又成为人们关注的对象。隐身飞机由于其雷达截面积很小，使得常规雷达难以发现或探测距离大为降低。相对而言，300MHz以下的米波雷达具有较好的反隐身效果和抗ARM优势，因此世界各国都非常重视对现役米波雷达的改造和新一代米波雷达的研制。 本文因应现代电子攻防战对米波八木天线雷达的小型化要求，以小生境遗传算法为基础，开展了对一种超短间距新型八木天线——双折合八木天线的多目标遗传算法优化设计。 通过对八木天线基本单元振子间距与方向性增益、输入阻抗、辐射效率的关系的研究总结以及建模仿真，证实了双折合八木天线可以在缩小轴向间距的同时消除振子超短间距带来的失配和效率问题。 基于双折合八木天线结构参数多、耦合现象严重的现实，本文引入遗传算法来对双折合八木天线进行优化设计。结合天线设计的多目标特点，本文在设计过程中具体采用了基于小生境的多目标遗传算法。 经过优化设计，工作在100MHz～300MHz米波波段的双折合八木天线，三单元结构增益可达7.6dB，轴向间距0.05λ左右，与传统密距八木天线相比，增益提高0.45dB，轴向间距缩小4倍；四单元结构增益可达9.54dB，轴向间距0.3λ左右，与传统密距八木天线相比，增益基本不变，轴向间距减小1/3倍。