陣列天線容差優(yōu)化與無線終端印刷天線設(shè)計(jì).pdf

1、大型相控陣?yán)走_(dá)因其具備作用距離遠(yuǎn)、觀測范圍大、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，對誤差非常敏感，各種誤差源都會對陣列天線的副瓣性能產(chǎn)生較大的影響。在無線終端天線方面，具有

2、多頻段、超寬帶性能的印刷天線越來越受到人們的關(guān)注，已廣泛應(yīng)用于無線通信終端中。本論文主要對陣列天線容差優(yōu)化設(shè)計(jì)及無線終端印刷天線進(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)測試函數(shù)對該算法進(jìn)行了測試，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)，通過隨機(jī)采樣，將一個(gè)隨機(jī)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)確定性優(yōu)化問題;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)了幾種無線終端天線。主要設(shè)計(jì)了幾種不同種類的多頻帶和超寬帶陷波天線以滿足廣泛使用的無線通信終端要求。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)，通過在T形單極

7、子天線的末端逐級加載T形枝節(jié)，每加載一級可增加一個(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，在矩形開口環(huán)單極子天線的起始端和末端分別加載了一個(gè)“臺燈形”結(jié)構(gòu)和“瓶口形”結(jié)構(gòu)