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1、大型相控陣?yán)走_(dá)因其具備作用距離遠(yuǎn)、觀測(cè)范圍大、目標(biāo)容量大、復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)以及較強(qiáng)的抗干擾性能等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用。為了提高雷達(dá)系統(tǒng)抗干擾的能力,要求雷達(dá)天線具備較低的副瓣。目前,低副瓣陣列天線已經(jīng)成為高性能雷達(dá)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,可以在有嚴(yán)重的地物和電子干擾環(huán)境中有效工作,能夠提高整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的抗干擾性能。低副瓣陣列天線,對(duì)誤差非常敏感,各種誤差源都會(huì)對(duì)陣列天線的副瓣性能產(chǎn)生較大的影響。在無(wú)線終端天線方面,具有
2、多頻段、超寬帶性能的印刷天線越來(lái)越受到人們的關(guān)注,已廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信終端中。本論文主要對(duì)陣列天線容差優(yōu)化設(shè)計(jì)及無(wú)線終端印刷天線進(jìn)行了深入的研究。作者的主要工作及研究成果可概括為:
1.提出了新型自適應(yīng)混合差分進(jìn)化(SAHDE)算法。首先,采用簡(jiǎn)化的三點(diǎn)二次插值算子在控制參數(shù)(差分尺度因子F和交叉概率CR)與已獲得的適應(yīng)度函數(shù)值之間建立了一種聯(lián)系,提出了一種新的自適應(yīng)參數(shù)控制策略,將該策略與混合差分進(jìn)化算法相結(jié)合,提出了一種新
3、型自適應(yīng)混合差分進(jìn)化算法。其次,采用11個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)對(duì)該算法進(jìn)行了測(cè)試,數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該算法的有效性。最后,為了更進(jìn)一步展現(xiàn)該算法的實(shí)用性和優(yōu)越性,采用該算法優(yōu)化了稀布直線陣列、稀布平面陣列和同心圓環(huán)陣列的峰值副瓣電平,并與相關(guān)文獻(xiàn)的結(jié)果做了比較。數(shù)值結(jié)果表明,在同等約束條件下新型自適應(yīng)混合差分進(jìn)化算法可以獲得更高質(zhì)量的解。
2.對(duì)稀布直線陣列進(jìn)行了容差優(yōu)化設(shè)計(jì)。在稀布陣列中,隨機(jī)的位置誤差有很大可能導(dǎo)致副瓣電平的惡化。
4、為了使陣列在考慮誤差情況下獲得較低的副瓣電平,在考慮隨機(jī)位置誤差的情況下,對(duì)稀布陣列進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先,分析了隨機(jī)位置誤差對(duì)副瓣電平的影響情況;其次,建立了稀布直線陣的容差優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,以最壞情況峰值副瓣電平為優(yōu)化目標(biāo),通過(guò)隨機(jī)采樣,將一個(gè)隨機(jī)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)確定性優(yōu)化問(wèn)題;最后,在假設(shè)位置誤差服從正態(tài)分布的情況下,采用新型自適應(yīng)混合差分進(jìn)化算法對(duì)該模型進(jìn)行了優(yōu)化。仿真結(jié)果表明,考慮誤差情況下最壞副瓣電平比不考慮誤差情況下的最壞副瓣
5、電平有一定程度的改善,同時(shí)給出了考慮容差情況下的最優(yōu)位置坐標(biāo)。
3.對(duì)寬帶低副瓣直線陣進(jìn)行了容差優(yōu)化設(shè)計(jì)。陣列天線的激勵(lì)系數(shù)難以精確的實(shí)現(xiàn),為了使所設(shè)計(jì)的陣列在誤差存在的情況下能滿足設(shè)計(jì)要求,必須使所設(shè)計(jì)的激勵(lì)系數(shù)容忍一定的誤差范圍,因此有必要進(jìn)行容差優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先,分析了饋電誤差對(duì)寬帶陣列副瓣的影響;其次,以考慮誤差情況下的最壞情況峰值副瓣電平為優(yōu)化目標(biāo),建立了寬帶低副瓣直線陣列天線固定容差優(yōu)化模型,采用SAHDE算法優(yōu)化得
6、到了給定誤差情況下的最優(yōu)幅相分布;最后建立了寬帶低副瓣直線陣列天線的可變?nèi)莶顑?yōu)化模型,采用SAHDE算法和二分法得到了該陣列所能容忍的最大幅相誤差。
4.設(shè)計(jì)了幾種無(wú)線終端天線。主要設(shè)計(jì)了幾種不同種類(lèi)的多頻帶和超寬帶陷波天線以滿足廣泛使用的無(wú)線通信終端要求。主要包括:1)矩形環(huán)加載的T形多頻天線,通過(guò)在T形單極子的末端加載了矩形環(huán),使得T形單極子天線實(shí)現(xiàn)了三頻性能;2)T形結(jié)構(gòu)加載的T形多頻天線,受分形天線啟發(fā),通過(guò)在T形單極
7、子天線的末端逐級(jí)加載T形枝節(jié),每加載一級(jí)可增加一個(gè)諧振頻率,從而實(shí)現(xiàn)多頻性能;3)基于微帶饋電的超寬帶陷波天線,在橢圓開(kāi)口環(huán)單極子天線的起始端和末端分別加載了一個(gè)“傘形”結(jié)構(gòu)和“瓶口形”結(jié)構(gòu),實(shí)測(cè)結(jié)果表明,天線在3.09-11GHz除3.4-4GHz和5-5.9GHz兩個(gè)頻段內(nèi)的電壓駐波比都小于2,實(shí)現(xiàn)了超寬帶陷波特性;4)基于共面波導(dǎo)饋電的超寬帶陷波天線,在矩形開(kāi)口環(huán)單極子天線的起始端和末端分別加載了一個(gè)“臺(tái)燈形”結(jié)構(gòu)和“瓶口形”結(jié)構(gòu)
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