四維天線陣的高效優(yōu)化及空間譜估計技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線電子系統(tǒng)的快速發(fā)展,陣列天線對于無線系統(tǒng)整體性能的提升起著越來越重要的作用。廣泛應(yīng)用于各種電磁環(huán)境中的陣列天線往往要求其具有低副瓣、多波束、波束掃描以及波束賦形等特性,這些性能要求極大的增加了陣列天線的設(shè)計難度和饋電網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度,并且要求器件具有較高精度。引入時間設(shè)計自由度的四維天線陣能夠有效地降低天線陣列設(shè)計的難度和對饋電幅度、相位等的依賴。此外,其優(yōu)越于常規(guī)陣列天線的輻射特性也越來越多地得以發(fā)掘并受到廣泛關(guān)注。
　　

2、本文基于四維天線陣的頻域特性,對四維天線陣的高效設(shè)計和系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)兩方面展開深入研究。針對這兩方面的研究主要涵蓋了以下內(nèi)容:
　　在四維天線陣的高效設(shè)計方面,針對四維天線陣開關(guān)時序優(yōu)化設(shè)計中的效率問題,提出了逐位進(jìn)化遺傳算法?？紤]周期性時間調(diào)制的特點,將開關(guān)時序的數(shù)學(xué)表達(dá)與物理含義進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。算法將染色體中的每一個基因作為獨(dú)立進(jìn)化單元,并引入基因保留概率的概念,通過保留優(yōu)質(zhì)基因,反轉(zhuǎn)劣質(zhì)基因的方法實現(xiàn)了利用種群中的所有個體共同推

3、進(jìn)基因進(jìn)化。通過與物理含義的結(jié)合,算法顯著提高了迭代的方向性,且針對含有大量參數(shù)的大陣列設(shè)計,較現(xiàn)有算法具有更好的優(yōu)化能力。大量的仿真實驗表明,將逐位進(jìn)化遺傳算法用于四維天線陣的優(yōu)化設(shè)計,不僅能獲得更好輻射性能,而且能顯著提高設(shè)計效率。
　　在四維天線陣的系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)方面,充分利用四維天線陣具有邊帶輻射的特性,將中心頻率和多個邊帶頻率信號應(yīng)用于空間譜估計中。首先,考慮四維天線陣列形式隨時間變化的特點,改進(jìn)MUSIC算法以利用邊帶信