基于遗传算法的圆阵旁瓣电平优化方法.pdfVIP

基于遗传算法的圆阵旁瓣电平优化方法1 包子阳 电子科技大学电子工程学院，成都 (610054 ） E-mail: ziyang829@ 摘 要：由于圆形阵列所具有的特性，使其正得到日益广泛的应用，但是圆阵方向图却具有 相对主瓣较高的旁瓣电平。为此，本文针对均匀圆形阵列的天线单元，应用遗传算法,分别 进行唯相位、唯幅度、相位-幅度的方向图综合方法，进行旁瓣电平的优化。仿真结果表明： 这些方法可有效地降低圆阵的旁瓣电平，为解决此类问题提供了有益的参考。 关键词：圆形阵列，遗传算法，方向图，旁瓣电平 中图分类号：TN820.1+ 5 1. 引言 一般情况下，由单个辐射器构成的天线就可以完成发射和接收电磁波的任务。但在一些 特殊应用中，往往要求天线具有强大的方向性和很高的增益，有时还要求天线波瓣可以扫描， 并具有一定的形状等等，这时就需要利用多个辐射器，按一定方式排列为天线阵列。如果各 个天线单元排列成一个圆环，就称之为圆阵。圆阵不仅可以提供360 度的方位角，而且可以 通过循环移动阵列激励，简单而灵活的操纵波束的方位，在俯仰方向上也有一个理想的方向 特性。同时，圆结构的对称性使其波束形状和天线增益等性能基本维持，并大体上保持互耦 平衡。 由于圆阵所具有的这些优势，使其正得到日益广泛的应用，但是圆阵方向图却具有相对 主瓣较高的旁瓣电平。文献[1]中采用有向阵元来降低其旁瓣电平，但同时也降低了天线的 增益。近年来利用激励电流相位、幅度进行方向图综合的方法成为研究热点[2~5]，但针对圆 形阵列上的应用还较少；遗传算法由于其在解决大空间、非线性、全局寻优等复杂问题时具 有传统方法所不具备的独特优越性，已在越来越多的领域得到广泛的应用[4~7] 。本文采用遗 传算法，分别应用唯相位、唯幅度、相位— 幅度的方向图综合方法来降低圆阵的旁瓣电平， 取得了较好的结果。 2. 优化模型 考虑一圆形阵列半径R n =⋅λ, n 为一常数，λ为波长, 由N 个间距均匀的天线元组成, di 为第i 个单元的方位角,波束指向为(φ ,θ ) ,则其方向图函数可表示为 0 0 2π N −1 [sin cos( ) sin cos( )] − − − − j R θ φ di θ0 φ0 di F (φθ, ) ∑ A e j αi e λ (1) i i 0 式中, A 为第i 个单元权重的量化幅值, α 是第i 个单元权重的旁瓣抑制相位，φ 是起始于x i i 轴正方向的方位角,θ 是起始于z 轴正方向的俯仰角,只考虑圆形阵列所在平面的方向图，此 时θ θ 900 ,则阵列方向图函数为[1] 0 2π N −1 [cos(φ ) cos(φ )]