四維天線陣的高效優(yōu)化及空間譜估計技術研究.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計難度和饋電網(wǎng)絡的復雜程度,并且要求器件具有較高精度。引入時間設計自由度的四維天線陣能夠有效地降低天線陣列設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計和系統(tǒng)應用基礎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容:
　　在四維天線陣的高效設計方面,針對四維天線陣開關時序優(yōu)化設計中的效率問題,提出了逐位進化遺傳算法?？紤]周期性時間調制的特點,將開關時序的數(shù)學表達與物理含義進行有機結合。算法將染色體中的每一個基因作為獨立進化單元,并引入基因保留概率的概念,通過保留優(yōu)質基因,反轉劣質基因的方法實現(xiàn)了利用種群中的所有個體共同推

3、進基因進化。通過與物理含義的結合,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,將逐位進化遺傳算法用于四維天線陣的優(yōu)化設計,不僅能獲得更好輻射性能,而且能顯著提高設計效率。
　　在四維天線陣的系統(tǒng)應用基礎方面,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MUSIC算法以利用邊帶信