阵列天线方向图的遗传算法综合及零陷研究

论文摘要

阵列天线被广泛地应用于雷达、声纳、无线通信和电子对抗等领域,而方向图综合作为阵列天线的关键技术,在抗干扰、抗截获和参数估计等方面有着重要的作用。阵列天线方向图函数的最优化是一种非线性的优化问题。遗传算法以其优异的全局搜索性能和对目标函数没有要求可微及连续性等条件的限制,近年来被广泛地应用于阵列天线方向图综合之中。但是,由于遗传算法本身搜索方式的单一性和排他性,所以其在应用过程中常有早熟现象的发生。而小生境遗传算法能够克服基本遗传算法易于早熟和局部寻优能力差的不足,使种群中的个体保持多样性。本文根据阵列天线方向图的综合要求,对阵列天线方向图综合的一些算法进行了研究,并考虑了阵元间互耦存在时的情况。首先,将改进后的小生境遗传算法用于阵列天线方向图的综合之中。考虑了低副瓣和在指定角度形成零点时的方向图综合情形,并观察了算法的收敛情况。结果表明,该算法能得到满足设计要求的方向图,且具有较快的收敛速度。其次,将小生境遗传算法与幅值扰动法结合用于方向图的零点形成,避免了复杂的公式推倒,且该算法具有一定的稳定性和可靠性。在已有的窄零陷形成基础上,又基于导数约束思想提出了两种宽零陷的综合方法。这两种方法均能在零陷中心保持较深的电平值。最后,在以上方向图综合的基础上应用矩量法分析了阵元间互耦对阵列方向图的影响。分析得到,互耦会使副瓣和零陷电平抬高、零陷宽度变窄、部分零陷位置偏移。另外,将三种互耦补偿方法分别用于补偿,比较它们对于副瓣电平和综合零点的不同补偿效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 阵列方向图综合方法
• 1.2.2 零陷技术的研究
• 1.3 本文内容介绍
• 第2章 遗传算法的基本原理
• 2.1 遗传算法及其特点
• 2.2 遗传算法基本实现技术
• 2.3 小生境遗传算法
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于遗传算法的天线阵方向图综合
• 3.1 传统综合方法
• 3.1.1 契比雪夫天线阵综合
• 3.1.2 泰勒天线阵综合
• 3.1.3 仿真结果
• 3.2 遗传算法用于阵列天线方向图综合
• 3.2.1 线天线阵
• 3.2.2 小生境遗传算法综合方向图
• 3.2.3 方向图的综合结果和比较
• 3.3 本章小结
• 第4章 阵列天线的零点综合
• 4.1 零点综合方法介绍
• 4.1.1 幅值控制形成零陷
• 4.1.2 幅相同时控制形成零陷
• 4.2 遗传算法用于零点综合
• 4.2.1 算法描述
• 4.2.2 仿真实例
• 4.3 宽零陷的形成
• 4.3.1 宽零陷形成的原因
• 4.3.2 导数约束法
• 4.3.3 G-S正交法形成宽零陷
• 4.3.4 零陷区域功率约束形成宽零陷
• 4.4 本章小结
• 第5章 阵元间互耦对阵列方向图的影响
• 5.1 线天线的矩量法分析
• 5.1.1 Pocklington方程
• 5.1.2 矩量法分析
• 5.2 天线阵广义阻抗矩阵的计算
• 5.3 阵元间互耦对阵列方向图的影响
• 5.4 阵元间互耦的补偿
• 5.4.1 修正激励电流补偿法
• 5.4.2 矩量法补偿
• 5.4.3 本征激励法
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文和取得的科研成果
• 致谢