阵列天线稀布优化算法研究

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1、硕士学位论文阵列天线稀布优化算法研究RESEARCHONSYNTHESISANDOPTIMIZATIONALGORITHMOFSPARSEANTENNAARRAYS殷双斌哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TN911.72学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文阵列天线稀布优化算法研究硕士研究生：殷双斌导师：索莹副教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN911.72U.D.C.:621.3Dissertationf

2、ortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONSYNTHESISANDOPTIMIZATIONALGORITHMOFSPARSEANTENNAARRAYSCandidate：YinShuangbinSupervisor：Prof.SuoYingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEn-gineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineer

3、ingDateofDefence：June，2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要稀布阵天线不但可以减少天线单元以降低天线系统的工程成本，而且具有更大的自由度在阵列孔径上布置阵元，可以获取更加优越的天线性能。对于相同的天线数目和阵列孔径，稀布阵比均匀阵更易获得较窄的主瓣、较低的峰值旁瓣。当阵列孔径相同，稀布阵天线由于其相对增大的阵元间距以致减弱了阵元间的互耦效应。因此，稀布阵天线在实际工程中得到了广泛应用。旁瓣电平会随着阵元数的减少而升高，为了降低阵列的

4、旁瓣电平，就需要优化阵列天线的阵元位置和激励。本文主要研究在给阵列孔径、阵元个数、最小阵元间距的条件下，对阵元的位置进行稀布优化设计，获得尽量低的峰值旁瓣电平。本文根据阵列天线的基础知识，构建了阵列天线稀布优化的数学模型；采用傅里叶算法分别对规则分布的直线阵列和平面阵列进行了稀疏优化；采用改进的遗传算法对四种情形的线性阵列进行了优化并与文献的优化结果进行了比对；采用基于模拟退火的粒子群算法同样对四种情形的线性阵列进行了稀布优化并与遗传算法和文献优化的结果进行了比对；最后采用基于模拟退火的粒子群算法对全方位角扫描的圆环阵列进行了稀布优化。仿真结果证明了上述方法的高效性和收

5、敛性。关键词：阵列天线；傅里叶算法；改进的遗传算法；粒子群算法；模拟退火算法-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSparsearrayscannotonlyreducethenumberofarrayelementsinordertocutdowntheengineeringcostoftheantennasystem,butalsohasagreaterdegreeoffreedomtoallocatearrayelementovertheaperture,achievingbetterperfor-manceoftheantenna.Sparsear

6、rayscanobtainanarrowmainlobeandalowerpeaksidelobethanuniformarrayswiththesamenumberofelements,apertureandminimumelementspacing.Atthesametime,sparsearrayscanweakenthemutualcouplingbetweenarrayelementsduetorelativelyincreasedarrayelementspacing.Therefore,sparsearrayshasbeenwidelyusedinprac

7、ticalengineering.Thesidelobelevelisincreasedwiththedecreaseofthenumberofarrayele-mentsforsparsearrays.Inordertoreducethesidelobelevelofthearray,theelementpositionandexcitationareoptimized.Inthispaper,thepositionoftheelementisoptimizedwiththeconstraintsofthearrayaperture,t