微带天线雷达散射截面减缩的研究

论文摘要

本文主要研究了微带天线单元的雷达散射截面（radar cross section, RCS）减缩和相关的优化设计方法,在保证天线的正常的辐射性能的基础上,实现了天线RCS在宽频带（2GHz-8GHz）、多角度下的减缩。作者的主要工作概况为：1.对目前微带天线雷达截面减缩研究的现状做了较为全面的总结分析,并对这些方法和措施进行系统的分类。2.分别设计了一副开槽的C型贴片微带天线、一副贴片和地板开槽天线和一副地板开槽和电阻加载相结合的U型槽微带天线,所设计的天线在一定程度上实现了天线RCS的减缩。3.提出了一种优化设计低RCS天线的普适性很强的、高效的方案,即在开槽、缺陷地等技术的基础上,采用遗传算法（genetic algorithm, GA）优化设计低RCS天线。用Matlab编写优化程序,通过Vbscript语言控制HFSS仿真计算,数据和结构参数自动交换,优化和仿真交叉进行直到得到最优解结构模型。优化设计了两个低RCS天线,仿真和加工测试有力地验证了该方案的准确性和实用性。4.为提高整体方案设计流程的效率,引入混合的遗传算法（hybrid genetic algorithm, HGA）用于天线的优化设计,即把禁忌搜索算法（tabu search, TS）中的禁忌列表（TS list）嵌入到GA,用禁忌列表描述个体特征信息,限制不良个体参与仿真计算的概率,通过有效地减少对HFSS的调用来提高效率。用此方案设计了两种新的天线结构,辐射性能和散射性能都达到了理想的结果,仿真和测试结果验证了算法的高效性和准确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 背景和意义
• 1.2 RCS减缩的技术途径
• 1.3 天线RCS减缩研究现状
• 1.4 本论文主要工作及内容安排
• 第二章 RCS的概念及遗传算法的基本理论
• 2.1 RCS的定义
• 2.2 天线的散射机理
• 2.3 遗传算法
• 2.3.1 遗传算法理论概述和发展
• 2.3.2 遗传算法的特点
• 2.3.3 遗传算法的构成要素
• 2.3.4 遗传算法的流程
• 2.4 高频仿真软件HFSS和软件包Matlab
• 2.4.1 HFSS概述
• 2.4.2 Matlab简介
• 第三章 低RCS微带天线单元
• 3.1 C型贴片微带天线
• 3.1.1 天线结构
• 3.1.2 结果分析
• 3.2 低RCS微带天线设计的综合方法
• 3.2.1 贴片开槽和接地板开槽结合的微带天线
• 3.2.2 接地板开槽和电阻加载微带天线
• 3.3 小结
• 第四章 低RCS微带天线的优化设计方法
• 4.1 优化方案
• 4.1.1 优化方案介绍
• 4.1.2 所用软件及进程的细节说明
• 4.2 低RCS微带天线的设计
• 4.2.1 天线优化的GA
• 4.2.2 低RCS天线实例一
• 4.2.3 低RCS天线实例二
• 4.3 低RCS天线优化的混合遗传算法
• 4.3.1 禁忌列表
• 4.3.2 优化程序
• 4.3.3 设计天线实例一
• 4.3.4 设计天线实例二
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间的研究成果