电大尺寸导体附近天线阵方向图综合

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1、第21卷第19期系统仿真学报©Vol.21No.192009年10月JournalofSystemSimulationOct.,2009电大尺寸导体附近天线阵方向图综合张凯，陈晨，郭陈江，许家栋（西北工业大学电子信息学院，西安710072）摘要：采用矩量法（MoM）结合一致性几何绕射理论（UTD）分析电大尺寸导体附近天线阵列的辐射方向图，并使用遗传算法对阵列的方向图进行综合。在此基础上编写了电大尺寸导体附近天线阵的方向图仿真软件。以有限长圆柱导体附近由半波振子组成的天线阵为例，使用该软件对阵元馈电电压的幅度和相位进行了优化，得到了预期的方向图，验证了该仿真软件的有效性。与传统方法相比，

2、该仿真软件所采用的算法具有计算速度快、精确度高、优化效果好的特点。关键词：矩量法；一致性几何绕射理论；遗传算法；方向图综合中图分类号：TN82文献标识码：A文章编号：1004-731X(2009)19-6199-04RadiationPatternSynthesisforArrayAntennasNeartoElectricallyLargePECPlatformZHANGKai,CHENChen,GUOChen-jiang,XUJia-dong(SchoolofElectronicandInformation,NorthwesternPolytechnicalUniversity,X

3、i’an710072,China)Abstract:Ahybridtechniqueforcombiningmomentmethods(MoM)withthegeometricaltheoryofdiffraction(UTD)wasusedtocomputetheradiationpatternofthearrayantennaslocatedneartoelectricallylargeperfectlyelectricconducting(PEC)platform.Anoptimizationprocessbasedongeneticalgorithm(GA)wasemploye

4、dtoyieldadesiredradiationpattern.Then,programsweredevelopedtosimulatethefarfieldpatternofthearrayantennasclosetoelectricallylargePECplatform.Theutilityofthistechniquewasdemonstratedbyconsideringhalf-wavedipolearrayantennasplacedclosetoafinite-lengthPECcircularcylinder.Theamplitudeandphaseoftheel

5、ementexcitedvoltagewereconsideredastheoptimizedparameters.Comparingtoothermethods,theoptimizationtechniquebasedonGAandMoM-UTDisaneffective,accurate,highperformancemethod.Keywords:momentmethods;uniformgeometricaltheoryofdiffraction;geneticalgorithm;patternsynthesis1混合算法（MoM-UTD）来分析任意形状电大尺寸载体上天引言线

6、或天线阵的方向图，并编写了仿真分析软件。MoM-UTD对安装于复杂载体附近的天线阵列方向图进行综合，是方法能够拓展MoM的使用范围并提高UTD的精度，计算[1-3]天线设计领域中一个比较重要的研究课题。实践证明，效率更高，结果更准确，是分析复杂载体天线电磁问题的理对于排列结构复杂的面阵采用数值方法进行分析仿真较为想方法。适宜，然而由于天线优化问题中的目标函数或约束条件呈多本文以有限长圆柱导体附近由半波振子组成的天线阵参数、非线性、不可微甚至不连续性，因而基于梯度寻优技为例，将每一个半波振子激励电压的幅度和相位作为优化参术的传统数值优化方法无法有效求得满意的结果。上世纪七数。使用MoM-

7、UTD混合算法分析天线阵列的辐射方向图，十年代Holland教授等人提出的遗传算法（GA）是一种借鉴并使用遗传算法对天线阵列的方向图进行综合。这种电大尺生物界自然选择和自然遗传机制的概率搜索算法，具有高度寸载体附近的方向图综合方法还较少见到报道。并行、原理简单、适合于搜索多变量、非线性问题的全局最1MoM-UTD算法的基本原理优解等突出特点，因此遗传算法非常适用于天线阵的方向图[4]综合。应用MoM解决天线阵的辐射问题，就是要求解一个矩当使用遗