稀布阵列天线的阵元分布优化设计研究

摘要

在有些特定的工程应用中，要求天线有高的增益和强的方向性，或者要求天线的方向图能够扫描，这时单个天线往往难以胜任，解决问题的主要方法就是采用多个天线按一定规则排列而组成的阵列天线，组成阵列天线的天线单元简称阵元。阵元在阵列孔径上稀疏分布的稀布阵列天线，由于能以较少的阵元实现扫描波束变窄、分辨率提高、互耦效应减弱等技术指标，从而显著降低生产成本的原因，在雷达和通信电子等领域中得到了越来越广泛的应用。
　　阵列天线的峰值旁瓣电平是评价其性能的一个重要指标。本文讨论的阵列优化设计技术主要是指在预先给定阵元数目、阵列孔径和阵元间距的前提下，对阵元的分布位置进行优化设计，来尽可能地降低阵列天线的峰值旁瓣电平。
　　本文运用迭代FFT算法和基于修正遗传算法的降维方法对稀布阵列天线进行了优化设计，主要工作和创新之处为：
　　1．介绍了阵列天线的基本理论，详细分析了多种形式的直线阵列和平面阵列，并给出了相应的方向图函数计算公式和优化设计模型。
　　2．根据稀疏阵列中阵列因子与阵元激励之间存在的傅里叶变换关系，在经典密度加权阵列设计方法的基础上，完善了一种基于迭代FFT算法的阵列优化方法，并详细阐述了其原理。
　　3．运用迭代FFT算法快速优化设计了稀疏直线阵列和稀疏平面阵列，并将仿真结果与已有的文献和研究结果进行对比分析，证明了该优化方法的高效性和鲁棒性。
　　4．提出了一种基于修正遗传算法的降维优化方法，将属于二维平面阵列的稀布同心圆环阵列转化成一维的稀布直线阵列进行处理，降低了计算量和模型的复杂性，同时又对所有阵元进行了联合优化，提高了阵列优化的自由度。

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第一章 绪论

1.1 稀布阵列天线的研究意义

1.2 稀布阵列天线的发展及研究现状

1.3 论文结构及内容安排

第二章 阵列天线基本理论

2.1 阵列天线的基本原理

2.2 阵列天线的几个基本概念

2.3 直线阵列天线

2.4 平面阵列天线

2.5 本章小结

第三章 阵列综合的迭代FFT算法

3.1 密度加权阵列

3.2 迭代FFT算法

3.3 本章小结

第四章 稀疏阵列的迭代FFT算法优化

4.1 稀疏直线阵列的优化模型

4.2 基于迭代FFT算法的稀疏线阵优化

4.3 稀疏平面阵列的优化模型

4.4 基于迭代FFT算法的稀疏面阵优化

4.5 本章小结

第五章 稀布同心圆环阵列的降维优化

5.1 遗传算法的基本理论

5.2 修正遗传算法

5.3 同心圆环阵与线阵的相互转化

5.4 稀布同心圆环阵列的优化模型

5.5 稀布同心圆环阵的降维优化

5.6 本章小结

第六章 全文总结

致谢

参考文献

个人简历

攻硕期间取得的研究成果