低峰值旁瓣电平稀布阵综合算法研究

针对稀布阵具有较高峰值旁瓣电平(PSLL)的问题,从阵元对称与否、阵元数奇偶及天线阵列有无栅瓣这三个角度分析、对比了粒子群算法和三种遗传算法进行稀布阵综合的优缺点,并进一步分析了阵元数目、阵列孔径和最小阵元间距对稀布阵PSLL的影响。为进一步降低PSLL,提出在适应度函数中加改进海明窗的方式进行稀布阵阵元位置优化,通过仿真验证了方法的正确性和适用性。     

稀布同心圆环阵列的半径优化方法

针对有阵列孔径阵元总数和最小阵元间距约束的稀布同心圆环阵列综合问题, 提出了一种基于修正遗传算法(Modified real Genetic Algorithm, MGA)的半径优化方法.通过约束同一圆环上阵元间距相等, 利用MGA优化圆环的半径, 获得最小的峰值旁瓣电平.该方法不仅降低了优化的计算量和模型的复杂性, 而且还有效地改善了阵列的旁瓣性能.仿真结果证明了该方法的有效性和鲁棒性.     

基于改进粒子群算法的稀布阵列优化设计

针对稀布线阵的阵元位置优化问题,提出了一种基于改进的自适应粒子群算法的稀布阵综合新方法。该方法首先采用自适应策略,根据粒子的适应度值自适应地调整其惯性权重和学习因子,提高了种群的寻优能力;然后对粒子群算法的速度更新公式进行了修正,保证了速度的有效更新;在算法停滞时,通过引入交叉策略进一步加快了算法的收敛速度。该方法高效地实现了多约束稀布线阵的综合,获得了更低的峰值旁瓣电平,数值仿真验证了算法的有效性。     

基于改进麻雀搜索算法的稀布线阵综合方法

针对阵列天线中阵列孔径、阵元数目、阵元间距等多约束的稀布线阵综合问题,文中提出了一种基于改 进麻雀搜索算法的稀布阵列综合优化方法。给出了改进麻雀搜索算法的流程,并在确定阵列孔径、阵元数目和最小阵 元间距的约束条件下,采用Tent 混沌映射进行天线阵元位置的初始化,提高算法的搜索性和收敛性,实现了抑制天线 峰值旁瓣电平(PSLL)的稀布线阵综合仿真。仿真结果表明,所提出的方法相比于其它文献中的优化方法,能够得到更 低的峰值旁瓣电平,稳健性好,效率高。在仿真结果的基础上,引入实际天线进行组阵分析,验证了该方法的可行性。     

基于粒子群算法的非均匀稀布阵列综合

给出了一种基于粒子群算法的非均匀稀布阵列综合方法,设计有最小阵元间距约束的稀布阵,通过加入间距约束向量改进了适应度算法,不仅减小了布阵空间,而且消除了优化过程中的不合格个体。在给定阵列孔径和阵元数的条件下,实现了最小阵元间距约束下抑制栅瓣,降低旁瓣电平的阵列综合。通过仿真实例,验证了此方法的高效可行性。     

基于序列二阶锥的平面稀疏阵方向图重构

针对稀疏阵列天线多方向图可重构问题提出了一种基于序列二阶锥的算法。通过引入共轭对称激励,将方向图的上下界约束转化成凸问题;通过辅助变量的迭代加权,将稀疏阵列的阵元位置优化和多方向图的赋形转化为序列二阶锥问题。文中将算法从线阵推广至面阵,在任意主瓣宽度、响应波纹、零陷及副瓣电平的约束下,通过改变阵元的激励,皆可优化阵元位置排布。仿真结果验证了算法的有效性,可以达到降低天线系统成本的目的。     

风驱动优化的共享孔径方向图综合

针对共享孔径阵列天线,基于一种新型的全局优化算法——风驱动优化,提出了一种新的共享孔径方向图综合方法。首先,设计两阵列相邻阵元的间距约束条件,将两个子阵波束图的最高旁瓣电平作为优化目标。然后,在约束公式条件下,先后确定子阵1和子阵2阵列单元的初始坐标,通过利用风驱动算法优化两子阵单元坐标位置来降低旁瓣电平,实现不同频率的共享孔径阵列天线设计。最后,通过与粒子群算法和传统SMI算法对比,验证了该算法在共享孔径方向图中的可行性和有效性。     

毫米波共形相控阵雷达导引头的阵列稀布优化

该文针对毫米波共形相控阵天线阵列稀布引起的栅瓣问题,提出了一种最优极化(交叉极化电平最小)条件下的阵列稀布优化准则。该方法首先建立毫米波共形相控阵雷达导引头极化辐射方向图的数学模型,通过对圆极化和线极化两种极化方式下交叉极化电平的比较,选取最优极化方式,选定阵列稀布优化的两组基本参数,然后利用改进的粒子群进化(MPSO)算法优化两组参数条件下的阵元分布,对比阵元分布优化后的天线方向图确定阵列稀布优化的基本准则,来有效抑制由于阵列单元稀布而引发的栅瓣效应。仿真试验证明该准则的合理性。     

采用改进和声搜索算法的稀布线阵综合方法

针对稀布天线阵列中带有阵元数目、阵列孔径、阵元间距上下限和峰值旁瓣电平抑制的多重约束问题,提出了一种基于改进和声搜索算法的综合方法。通过和声变量与阵元间距的矢量映射,原始的强约束优化问题可以转换为仅含双边约束的优化问题,从而在保持可行解空间不变的同时提高了问题的自由度。为了加速收敛过程,采用动态调整参数策略。仿真结果表明,与现有文献中的算例进行比较,所提出的方法能够得到更低的峰值旁瓣电平,且鲁棒性好,收敛速度快。     

改进粒子群算法综合有间距约束的稀布阵列

提出了一种基于改进粒子群算法的稀布阵综合新方法,用于优化设计有最小阵元间距约束的稀布阵.该方法通过改造适应度函数,有效避免了粒子更新时出现不可行解,通过个体描述方式可使搜索空间减小.在给定阵列孔径和阵元数的条件下,高效地实现了任意最小阵元间距约束下抑制分布式线阵峰值旁瓣电平的阵列综合.文中给出了改进粒子群算法的流程,通过仿真实验证实了该方法的有效性和稳健性,并得到了比文献[2-3]更好的数值结果.     

Side-lobe constrained beamforming undervirtual expansion of L-shaped array

To reduce the side-lobe level of L-shaped expansion array and improve the output signal to interference and noise ratio (SINR), the algorithm of side-lobe constraint based on minimum variance distortionless response ( MVDR- SC) is proposed. Firstly, the approach of mixing diagonal loading and Mailloux-Zatman (DLMZ) is used to taper the covariance matrix of the expansion array. Then, the second order cone programming ( SOCP) obtained by constructing a new matrix is used to control the beam side-lobe. Finally, the new adaptive weight numbers are constructed by adjusting the proportion between DLMZ and SOCP. Simulation results show that the MVDR-SC algorithm can effectively reduce the side-lobe of beamforming under the L-shaped expansion array and obtain a larger output SINR. At the same time, it has good robustness to the mutual coupling error.     

基于改进的粒子群算法的二维阵列天线方向图综合技术

该文运用一种改进的粒子群优化算法对不等幅激励的矩形平面阵列天线的最大旁瓣电平进行了优化,采用对全局最优粒子微扰和跳变的惯性权重策略,并使用粒子群算法本身对参数组合进行了优化选择。新算法大大改善了优化速度和收敛精度。对二维阵列天线旁瓣电平优化和稀疏阵列方向图综合的良好结果也证明了该方法的有效性。     

基于PSO-MUSIC算法的分布式目标DOA估计

提出了一种基于粒子群优化算法（PSO）和多重信号分类（MUSIC）算法的分布式目标波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计方法。在空间欠采样情况下,该方法首先利用粒子群优化算法优化阵列阵元间距,得到阵列天线方向图高旁瓣电平最小情况下的阵元间距,阵列阵元间距决定了阵列流形,然后在该阵列流形下构造分布式目标信号模型,最后结合分布式目标导向矢量和MUSIC算法获得空间欠采样情况下分布式目标中心DOA的准确估计。仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于混合三角变异差分进化算法的平面稀疏阵列约束优化

针对旁瓣零陷凹面约束的稀疏平面阵列优化及算法早熟等问题,该文基于参数自适应的思想,提出一种混合三角变异差分进化算法。通过引入旁瓣零陷凹面约束矩阵,构建自适应惩罚函数,时变权重组合变异策略与交叉策略,提高算法前期全局搜索能力和后期收敛能力,最终实现峰值旁瓣电平和旁瓣零陷凹面的平面阵列约束优化。仿真结果表明,对比混合三角变异策略前的算法,该算法在完成稀疏阵列峰值旁瓣电平优化的同时,能在指定旁瓣区域完成零陷凹面设计,降低有源干扰影响。     

基于自适应遗传算法的稀布阵天线优化

稀布阵能够以较少的天线单元,通过稀布的方式和先进的处理算法获得与传统等间距阵相当的孔径效能,降低了系统的硬件成本,具有灵活布置的优点、重要的研究意义和应用价值。稀布阵与同口径满布阵相比副瓣电平较高。文中提出了一种基于自适应遗传算法的稀布阵列综合优化方法。该算法采用实值编码方式,引入自适应遗传算子,有效提高了优化效率,避免陷入个体早熟及局部收敛,得到了更低的副瓣电平。给出了具体实现步骤以及仿真实例,结果表明,采用自适应遗传算法,得到了更低的稀布阵天线副瓣电平。     

Combination of fast Fourier transform and self-adaptive differential evolution algorithm for synthesis of phase-only reconfigurable rectangular array antenna

Reconfigurable antenna arrays are often capable of radiating multiple patterns by altering the excitation phases of the array elements. In this paper, an efficient method based on FFT is presented for generating dual-radiation pattern from a single rectangular planar array by modifying the excitation phases of the array elements while sharing common amplitudes. The common amplitudes shared by both the patterns and the phases which play the role of turning between the two patterns when updated over zero phase among the elements are computed using Self-adaptive Differential Evolution (SaDE) algorithm. Two different beam-pairs of pencil/pencil and pencil/flat-top are generated from the proposed array while maintaining precise design specifications. The proposed method greatly reduces the computational time as compared with the conventional method for calculating beam patterns. The dynamic range ratio of the excitation amplitudes are kept below a threshold level to reduce the design complexity of the attenuators at the feed network level and to minimize the effect of mutual coupling among the array elements. To illustrate the effectiveness of SaDE, the fitness functions associated with the two beam-pairs are minimized individually using differential evolution (DE) algorithm and particle swarm optimization (PSO) algorithm. Results clearly show the superiority of SaDE over DE and PSO to handle the proposed problem.     

基于二阶锥规划的相干信号深零陷自适应波束形成

针对常规自适应波束形成算法在强相干干扰情况下零陷深度不够、甚至干扰抑制失效的问题,提出了一种基于二阶锥规划的相干信号深零陷自适应波束形成算法。该算法首先对接收数据协方差矩阵进行Toeplitz重构,使其包含信号和干扰的所有方位信息。然后重构了干扰加噪声协方差矩阵。接着在保证期望方向波束无失真前提下,约束主瓣宽度和旁瓣电平,使得波束形成器干扰和噪声的输出功率最小。最后将该问题转化为凸优化中的二阶锥规划问题,并使用凸优化工具箱进行快速求解。仿真结果验证了该算法的有效性。     

一款具有稳定扫描波束分辨率的宽视角相控阵天线北大核心CSCD

基于自适应稀疏阵的结构,提出了一种具有宽视角与稳定扫描波束分辨率性能的相控阵天线。阵列单元是可以在相同谐振频率下实现TM;和TM;两种模式共同工作的单激励圆环贴片天线,其具有140°的半功率波束宽度,这种宽波束辐射效果能够较好地拓展相控阵天线的扫描范围。基于此单元构建了一个35元线阵,对其波束扫描分析发现在限定增益波动小于2 dB的条件下阵列扫描范围可以达到-70°~+70°,但主瓣波束宽度随着扫描角度的增加而增大。为解决这个问题,引入了自适应稀疏阵的概念,并采用基于互耦补偿矩阵的迭代快速傅里叶变换(Iterative Fast Fourier Transform,IFFT)技术进行自适应稀疏阵的优化设计。结果表明,所提出的基于自适应稀疏阵结构的35单元相控阵天线在-60°~+60°扫描范围内增益波动始终小于1.5 dB,波束宽度波动小于1°,且峰值旁瓣电平基本保持在-20 dB以下。相较于均匀周期阵列,所提出的自适应稀疏相控阵天线能够在实现低旁瓣宽视角扫描的同时,有效提高天线在宽角度范围内扫描波束分辨率的稳定性。     

一种平面阵的非均匀子阵划分方法

大型相控阵雷达阵元数目众多,系统结构复杂,在实际中一般采用子阵结构,以减少通道数和设计成本。均匀划分的子阵级波束形成会产生栅瓣和栅零点;设计合理的非均匀划分方法可以有效的抑制栅瓣和栅零点,缺点是旁瓣较高和自适应性能下降。本文针对等幅平面阵提出了一种简单的非均匀划分子阵的方法,能够打乱子阵排列的周期性,有效降低了子阵级方向图的旁瓣。仿真验证了该方法的有效性。