基于改进交叉熵算法多目标不等间距阵列综合

将模糊C均值聚类算法与传统交叉算法相结合,提出改进交叉熵算法.利用该算法成功完成阵元个数分别为6、8、10、12不等间距阵列综合,解决了不等间距阵列综合中峰值旁瓣电平和波束宽度的多目标优化问题,得到了对应情况下不等间距阵列的峰值旁瓣电平和波束宽度的平衡曲线.优化结果表明,给定波束宽度,阵元个数相同的不等间距阵列的峰值旁瓣电平比均匀阵列下降近30%.在均匀阵列超出截止间距时,可以更加有效准确地找寻峰值旁瓣和波束宽度的折中点.     

时间调制准泰勒阵列天线的方向图综合

为了获得期望的参数指标,提出了一种基于时间调制的准泰勒阵列天线设计方案,该方案通过对动态单元接通时长进行简化处理并适当降低目标旁瓣电平值来实现。为了降低旁带辐射,进一步采用差分进化算法对动态单元的通断时刻进行优化,使得控制动态单元的时间脉冲发生移位来抑制谐波电平。基于MATLAB的仿真结果表明,与原始的泰勒综合方法相比,新方案不但有利于简化时间调制阵列中数字控制电路的设计,而且能够在获得相同、甚至更低旁瓣电平的情况下,使谐波电平值降低5 dB以上,并且也降低了主方向图的功率损耗。     

非对称直线稀疏阵列的迭代FFT优化方法

介绍了一种基于迭代快速傅里叶变换（fast Founier transform,FFT）算法的优化方法来实现非对称直线稀疏阵列的旁瓣性能优化,给出了详细的优化步骤。在给定的旁瓣约束条件下,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,对不同的初始随机阵元激励分别作迭代FFT循环,可以降低稀疏阵列的旁瓣电平。在迭代过程中,根据稀疏率将阵元激励按大小置1/0来完成阵列稀疏。仿真结果证明了该方法的高效性和稳健性。     

环形微带聚焦天线阵列的性能优化

基于无线能量传输效率优化理论,研究了环形聚焦天线阵列的6种拓扑结构,分析了它们的性能和影响性能的因素,发现中央单元会提高传输效率而减小聚焦距离,第2环单元对传输效率和焦距大小有很重要的贡献,但增加第2环的天线数目对性能无影响,增大口径会提高聚焦距离和旁瓣电平。最终设计了一种工作在2．45 GHz 的16个微带天线单元的环形聚焦天线阵列。设计结果显示,该天线阵列具有高传输效率、低旁瓣,以及聚焦距离更加精确的优点。     

基于多目标风驱动优化的机会阵雷达波束形成

针对机会阵雷达发射波束的多目标优化问题,提出了一种基于二进制多目标风驱动优化算法的波束形成方法.以均匀多同心圆环阵列特性为基础,建立了发射信号的模型和目标优化函数.基于改进的多目标风驱动优化算法,实现了机会阵雷达圆阵的波束形成,即同时优化3 d B主瓣波束宽度和旁瓣电平.仿真表明:与基于传统粒子群算法(PSO)的波束形成性能相比,在使用更少圆阵阵元的情况下,本算法具有较低旁瓣和更窄的主瓣.     

基于蚁群算法的子阵级自适应多波束形成

在大型阵列信号处理中,可以在子阵级进行数字波束扫描形成多波束,降低硬件成本和系统复杂度,其中子阵划分的优劣直接决定信号处理的性能.针对子阵级多波束形成的问题,提出了一种基于蚁群算法的子阵划分最优策略,该策略将蚂蚁的迁移路径作为子阵划分方案,以峰值旁瓣电平为优化目标进行迭代搜索,使得子阵级自适应形成多波束方向图的旁瓣性能...     

基于小孔径超视距目标探测的OFDM-LFM发射波形设计

针对传统天波超视距雷达接收阵列孔径大的问题,提出一种基于小孔径的超视距目标探测方法。分析了阵列孔径减小后信号接收与处理的性能损失,在此基础上采用正交频分复用线性调频信号,从发射信号设计方面提升系统性能。首先对信号进行建模,重点提出一种基于凸优化的脉压信号峰值旁瓣抑制算法,建立了优化模型并进行求解。仿真表明,采用正交频分复用线性调频信号可以提升距离分辨率,采用凸优化的算法后脉压峰值旁瓣为-26.28dB,旁瓣电平平均值小于-50dB,距离门内和距离门外噪声/干扰的抑制能力得到提升,改善了小孔径超视距目标探测的处理性能。     

采用最小二乘法综合旋转对称抛物面天线方向图

分析阵列馈源激励的抛物面天线方向图综合问题.通过调整馈源阵列的激励分布实现抛物面天线的波束扫描.通过物理光学法计算出单馈源抛物面天线的方向图,在此基础上求解最小二乘问题来优化阵列的激励系数,有效综合了抛物面天线的方向图,达到控制主瓣扫描方向、旁瓣电平、交叉极化分量等设计要求.给出算例,验证了本文方法的有效性.     

基于差分进化算法的圆形口径网格分布面阵的波束优化技术

提出一种圆形口径矩形网格平面阵列和圆形口径三角网格平面阵列的波束优化方法.该方法基于差分进化算法优化阵列的幅度加权,以得到满足指标的阵列远场方向图.将阵列的幅度加权矩阵视为水平向和垂直向2个幅度加权矢量的乘积,相应地将优化矢量的长度由M×N数量级降低为M+N数量级;限定幅度加权在水平向和垂直向基于中心对称,大幅降低了优化迭代次数;采用插值算法,基于优化矢量得到适用于圆形口径阵列的幅度加权矩阵.数值仿真实验结果表明,该方法能快速高效地综合出指标满足要求的阵列方向图,副瓣电平可以达到-35 d B,零陷电平可以达到-60 d B.     

模拟退火粒子群算法的同心圆阵稀疏优化设计

提出一种基于模拟退火粒子群算法(SAPSO)的同心圆阵稀疏优化方法,该方法以同心圆阵阵元位置为优化参量,以第一零点波束宽度和峰值旁瓣电平为优化目标,结合了模拟退火算法和粒子群算法的优点,提高了算法的收敛速度,具有摆脱局部最优的能力。仿真结果表明,相比于目前常用的4种优化算法,相同迭代次数下,该方法收敛迭代次数最小,且在约束同心圆阵第一零点波束宽度的同时得到的稀疏同心圆阵具有最低的峰值旁瓣电平。     

单干扰旁瓣对消器的方向性性能仿真分析

为了研究干扰对消对阵列方向性的影响,引入了主阵列方向图的峰瓣比、对消单元峰扰比和峰信比三个参数。通过对这几个参数的仿真可看出:阵元数的变化不影响方向性随峰瓣比变化的曲线形状;峰扰比大于峰瓣比或者峰瓣比小于10dB时的旁瓣对消会导致方向性的严重恶化。表明方向性的起伏和阵列增益没有必然的联系,而峰瓣比和峰扰比的大小关系以及峰瓣比的绝对值起着决定性的作用。对一个弧形阵列旁瓣对消器的改进设计验证了该结论可以从线阵推广到任意阵列。     

单干扰旁瓣对消器的方向性性能仿真分析

为了研究干扰对消对阵列方向性的影响,引入了主阵列方向图的峰瓣比、对消单元峰扰比和峰信比3个参数。通过对这几个参数的仿真可看出:阵元数的变化不影响方向性随峰瓣比变化的曲线形状;峰扰比大于峰瓣比或者峰瓣比小于10 dB时的旁瓣对消会导致方向性的严重恶化。表明方向性的起伏与阵列增益没有必然的联系,而峰瓣比和峰扰比的大小关系以及峰瓣比的绝对值起着决定性的作用。对一个弧形阵列旁瓣对消器的改进设计验证了该结论可以从线阵推广到任意阵列。     

基于改进的粒子群算法实现阶梯幅度量化相控阵天线的低副瓣

 从统计意义上逼近传统的连续加权分布,利用无约束优化方法求出一组最优量化台阶.在此基础上,提出处理加权宽度的改进约束整数粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法,实现阶梯幅度量化加权.设计了处理量化幅度权值的Powell PSO混合算法,进一步降低峰值副瓣电平.首次设计星载降水测量雷达(precipitation radar, PR)相控阵天线的低副瓣,改进的PSO算法在寻优能力、算法鲁棒性方面都得到了增强.     

低副瓣天线及多层天线罩一体化仿真

多层介质天线罩对机栽天线低副瓣性能有显著的影响，对带罩天线的方向性进行一体化分析有助于机栽天线的优化设计。根据复射线理论，利用复源点远场具有的高斯波束特性，对低副瓣天线的方向图主副瓣进行模拟，随后计入表征主副瓣的各个复源点场在多层天线罩内的反射和透射影响，最后在远区通过叠加所有复源点的透射场而得到带罩天线的远区方向性图。由于复源点场和集合复射线法的简易性，大大简化了带罩天线的理论分析过程，有利于天线及天线罩的整体优化设计。文中以二维圆柱天线罩内的12单元线阵为例，给出了相关的分析和计算结果，证明了文中方法的可行性和简捷性，并得到一些具有参考价值的结论。     

医用超声阵列换能器波束容差分析与变迹处理

用指向性函数研究了医用超扬阵列换能器在具有幅度误差、相位误差及阵元失效情况下的波束特性,提出并应用幅度加权变迹处理、相位变迹处理和孔径变迹处理方法来改善阵列换能器的波束指向性。计算结果表明：相位误差和高斯分布幅度误差使瓣增大、栅瓣增多、波束特性变差,它们对声场特性的影响由误差的大小及分布情况共同决定。幅度加权变迹处理和孔径变迹处理都可以有效地抑制旁瓣,改变指向性;一个恒定孔径发射,可变孔径接收超声     

基于伍德沃德-劳森抽样方法的阵列平顶波束综合

为获得高增益和强方向性,阵列天线应运而生,波束赋形技术在降低阵列副瓣电平、扩大阵列角度覆盖范围、抑制干扰等方面具有重要意义。其中,具有平顶形状波束的天线可辐射具有相同增益的波束,实现宽角度覆盖,且伍德沃德-劳森抽样具有方法简单、抽样点少、运算速度快的优势。因此,运用伍德沃德-劳森抽样方法对均匀直线阵列进行平顶波束赋形。通过计算抽样点数和抽样点位置,得到激励系数,确定阵元位置,计算出激励电流,从而求得各单元的电流分布,计算出阵列的方向图函数,利用MATLAB编程绘制方向图,并分析其基本特性,同时用控制变量法分析不同参数变化对方向图基本特性的影响。研究结果表明：综合的线阵单元数越多,抽样点就越多,综合得到的方向图就越接近预期,综合后方向图主瓣范围内的波纹起伏越小,副瓣电平越低。此外,定向辐射的平顶波束赋形天线在点对多点的无线通信中发挥着重要作用,也可以应用在车载和机载防撞天线、自动驾驶和飞行器等安全控制中心的核心组件中,市场前景广阔。     

The relationship between mutual coefficient errors and the amplitude and phase errors of channels

In general, an accurate mutual coupling correlation is necessary for an array antenna to reach ideal sideiobe level. If the mutual coefficient matrix of an array antenna is perfectly known, one can completely compensate the effect of mutual coupling and realize the desired sidelobe level in theory. However, the mutual coefficient matrix obtained wherever by calculation on by measurement has a limited precision. In this paper, the requirements on the precision of matrix coefficient for compensation in low sidelobe array antenna are discussed. The relationship between mutual coefficient errors and the amplitude and phase errors of channels is derived.     

典型活塞换能器声场分布及其指向性

为了比较分析形状各异的声源声场分布及指向特性,利用瑞利积分和加法定理,计算出5种典型活塞声源辐射声场的远场声压分布和指向性函数,分析了辐射频率和几何尺寸对指向性的影响,并采用MATLAB进行二维及三维的仿真模拟。结果表明,方形(环)活塞的指向性要好于等面积的圆形(环)活塞的指向性;在活塞尺寸不变的情况下,频率增大,所有形状活塞换能器指向性均增强;当频率和外径不变时,内径尺寸对环形活塞指向性影响较小;当频率和内径不变时,外径越大,环形活塞指向性越好。     

一种低副瓣稀布阵列天线的方向图综合算法

提出了一种对含有较多单元的稀布直线阵列,以及稀布平面阵列天线进行低副瓣综合的二阶算法。采用迭代傅里叶算法获得一个具有较低副瓣,栅格间距为半波长的稀疏直线平面阵列。针对所得到的稀疏阵列,选择相邻间距大于半波长的单元作为被优化对象,进一步采用差分进化算法,在满足单元间距不小于半波长的约束条件下,对被选中单元的位置和激励相位进行优化来获取具有更低副瓣的稀布阵列天线。根据上述约束条件,在执行完算法的第一步后,阵列中大部分单元的位置已经固定下来,因此,只有少量单元进入下一步的优化进程,从而有效缩减了差分进化算法的寻优空间,加速算法的收敛。基于不同直线阵列和矩形平面阵列的方向图综合结果表明,采用本算法得到的稀布阵列天线,其旁瓣电平值相比文献中已有的结果均表现出不同程度的下降。