稀布陣的低旁瓣綜合算法研究.pdf

1、稀布陣天線的性價比高,應用在雷達系統(tǒng)中能夠降低雷達總的系統(tǒng)花費。陣列天線的孔徑越大,則波束越窄,方向性越好。對于均勻陣而言,若要求達到一定的分辨率,可以通過增加陣元個數(shù)使孔徑增大的方法來實現(xiàn),但是是以增加了系統(tǒng)的繁雜度和陣列的構造成本為代價,也為進一步的信號處理帶來挑戰(zhàn)。另外,也可以通過增加均勻陣陣元間距的方式來增加孔徑,但是此條件下均勻陣有可能會出現(xiàn)柵瓣。均勻陣的自由度較少,沒有足夠的參數(shù)變動進一步來調整陣列性能。
　　相比于通

2、過增大陣元數(shù)來增大孔徑而言,通過稀布陣元來達到增大孔徑的目的是降低雷達系統(tǒng)構造成本的方法之一。例如固態(tài)有源相控陣天線,陣面的花費很大,占據(jù)構建雷達系統(tǒng)耗資的一大部分。另外,在實際應用中,很多系統(tǒng)只需要具有較高的分辨力,而不必具有較高的天線增益。稀布陣的優(yōu)點是不會出現(xiàn)柵瓣,但是對應的旁瓣電平比較高。為降低稀布陣的旁瓣電平,本文研究了利用智能算法進行稀布陣綜合進而進行布陣以得到較低旁瓣水平的算法。主要內容如下:
　　第一部分:陣列天線

3、的方向圖乘積原理是進行陣列天線性能研究的基礎,故文中詳細推導了方向圖乘積原理。模型的構建是求解計算公式的一個前提,文中給出了稀布陣、均勻陣的的定義以及陣元分布模型。為了對陣列天線方向圖有一個直觀的概念,并且為了表明稀布陣相比于均勻陣列的優(yōu)勢,文中給出了兩者的方向圖,其中均勻陣是和稀布陣具有相同的孔徑和相同的陣元數(shù)。方向圖的性能好壞由對應定義的參數(shù)來評價,其中旁瓣電平、主瓣寬度、增益、方向性、帶寬是比較重要的幾個參數(shù),它們表征了方向圖的特

4、征。
　　第二部分:文中采用三種改進的遺傳算法進行稀布陣陣元位置綜合,故首先說明了算法的基本知識,即遺傳算法的常用術語以及標準遺傳算法的選擇、交叉和變異操作,這是引進三個改進遺傳算法的基礎。文中又進一步給出了三種改進遺傳算法的定義以及算法的實現(xiàn)過程。到此為止,已經(jīng)對遺傳算法的原理性知識給予了完整性介紹,故文中利用這三種遺傳算法進行了多個仿真前提下的稀布陣陣元位置綜合。為了能夠保證算法的有效性以及算法的適用性,文中給出的仿真前提主要

5、涉及一下幾種:與稀布陣具有相同孔徑、相同陣元數(shù)均勻陣是否存在柵瓣;陣元數(shù)目的奇偶;陣元在陣列中心兩端是否對稱分布;算法優(yōu)化的參數(shù)種類。
　　第三部分:利用粒子群算法進行稀布陣陣元位置綜合。為了研究哪一種算法在稀布陣綜合優(yōu)化問題上的適用性更好,分析了粒子群算法和三種遺傳算法的結果。
　　第四部分:為了能夠清楚認識陣列的參數(shù)對旁瓣電平的影響程度,文中分析了陣列天線單元數(shù)、陣列孔徑和陣元最小間隔的影響度。適應度函數(shù)是算法迭代進行的