稀布阵列优化技术研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文稀布阵列优化技术研究硕士研究生：陈春伶指导教师：国强教授学科、专业：信息与通信工程论文主审人：周凯副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文稀布阵列优化技术研究硕士研究生：陈春伶指导教师：国强教授学位级别：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2018年3月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngTheRese

2、archontheSynthesisTechniquesforSparseAntennaArraysCandidate:ChenChunlingSupervisor:Prof.GuoQiangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InformationandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Mar.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniver

3、sity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国

4、家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日稀布阵列优化技术研究摘要作为雷达的特殊组成部分，天线设计在雷达系统中有着十分关键的作用。与相同孔径的

5、满阵相比，稀布阵列天线不仅可以大幅度削减系统的重量、设备体积和生产成本，还可以保持主波束宽度几乎相同，分辨率提高，且具有较强的方向性。因此，稀布阵列天线得到了广泛地研究，并在实际工程中有着重要的应用价值。峰值旁瓣电平是用来评价阵列天线性能好坏的主要指标之一，而峰值旁瓣电平会随着阵元数目的减少而升高，为获得满足工程需要的稀布阵，就需要对稀布阵中的参数如阵元位置、激励和阵元数目等进行优化设计。本文讨论的稀布阵是在兼顾阵元数目、阵列孔径以及最小阵元间距的条件下，对阵元的位置和激励进行优化，从而得到方向图中尽量低的峰值旁瓣电平。论文首先简述了阵列天线中的一

6、些基本理论，并导出了直线阵、同心圆环阵以及矩形栅格平面阵的方向图计算公式与不出现栅瓣需要满足的条件；然后主要研究了关于直线阵、同心圆环阵以及大规模平面阵列的优化问题。首先针对直线阵，本文采用了基于遗传算法与凸优化算法的混合算法，对直线阵的阵元位置与激励进行了稀布优化设计，对编码的方式进行了改进，从而缩减了算法的搜索区间，并在优化的过程中采用自适应变异的方式产生新个体，随后在优化阵元位置的基础上利用凸优化算法对各个阵元的激励进行优化，使得方向图中可视区的峰值旁瓣电平显著降低。同时针对同心圆环阵，本文基于参考圆孔径的连续加权面密度与余量编码重组技术提出

7、了一种降维优化技术，得到同心圆环阵上每环的阵元数目与环半径的约束关系，将二维的优化问题降到了一维进行处理，提高了算法的搜索效率，大大减少了优化布阵过程中的计算量与复杂性。最后论文针对大规模平面阵列的稀疏优化进行了研究。采用基于加权面密度和遗传算法的混合稀疏优化技术，并把正方形栅格阵中的栅格间距作为环间距，将平面划分为若干个同心圆环，利用加权面密度得到各环上应稀疏掉的阵元数目，再通过遗传算法综合稀疏阵列，并在优化的过程中与快速傅里叶技术相结合，加快了阵列方向图的评估，大大提高了算法的计算效率。通过仿真对比实验，表明了上述方法的有效性。关键词：稀布阵；

8、遗传算法；凸优化算法；加权面密度；余量编码重组哈尔滨工程大学硕士学位论文稀布阵列优化技术研究ABSTRACTAsaspec