低副瓣天线阵综合发展研究现状
时间:2017-05-17 22:34 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 阵列天线综合是指按规定的方向图要求，用一种或多种方法来进行天线系统的设计，使该系统产生的方向图与所要求的方向图良好逼近。它实际上是天线分析的反设计，即在给定方向图要求的条件下设计辐射源分布，要求的方向图随应用的不同而多种变化。阵列天线综合包括五个参数的设计：阵列单元数目、阵元分布形式、阵元间距、各阵元激励幅度和相位。在阵列综合理论中曾涌现出许多经典方法，如Woodward法、Dolph．Chebyshev多项式法、Taylor综合法、Schelkunoff多项式法等，但它们的实际应用也受到相当的限制。这里仅简单介绍Dolph．Chebyshev多项式法和Taylor 综合法。8795 (1)经典的Dolph．Chebyshev多项式法是在给定副瓣相对电平条件下能够获得最窄的波瓣宽度，或者在给定主瓣宽度情况下能够得到最低的等副瓣电平。但是，此法只适用于均匀线阵和在同一方向等间距的方阵，且它将旁瓣全部限制在同一电平上，有时阵列两端单元的激励系数有反跳现象，最末一个比邻近阵的激励幅度大得多，不利于馈电并对副瓣电平影响颇大。 (2)早在50年代，泰勒就提出了一种在近主瓣呈等副瓣，而在远区副瓣渐消失的连续口径分布即著名的Taylor综合法，后人将泰勒综合法推广运用到离散阵列的方向图综合上，它改进了Dolph．Chebyshev阵的方向图，提高了天线阵的方向性，设计得当的话，激励幅度的变化也比较缓和，设计较为灵活，但它同样只适用于等间距阵列，对需要考虑互耦、天线载体或其它障碍物绕射效应的复杂问题无能为力。 目前，低副瓣天线阵综合最大的难题是如何解决互耦的问题，由于互耦的必然性和不确定性，国内外有不少学者对天线阵中单元的互耦问题进行了大量的研究，1993年，David F．Kelley和Warren L．Stutzman提出了用单元的本征方向图来解决互耦，文中以七元均匀对称振子线阵为例，用矩量法计算了各单元的本征方向图，然后以此综合出阵列的方向图，通过与同时激励下的阵列方向图对比，证明了用单元本征激励方向图来综合天线阵是很好地解决了天线阵的互耦问题；1996年，文献[1l中Kun-Chou Lee和讹．Hsiung Chu用计算单元间互阻抗来分析对称振子天线阵中的互耦问题，但是用数值方法如矩量法计算互阻抗工作量大，且只对于简单的天线，如对称振子好计算，对于复杂的天线无能为力；2003年，Nakato Kojima提出采用实测方向图来求得互耦系数，进而由此对激励值进行补偿的方法，同样此方法工作量大，实用性不强；2008年，H．Oraizi和M．Fallahpour提出将激励电流转换成互耦下的激励电压来综合天线阵，通过软件仿真计算单元间的互阻抗，将激励电流转换为端口电压激励，此时的电压激励值是包含了互耦信息的，通过用软件对七元对称振子线阵副瓣综合仿真，证明这种方法能有效地解决天线阵的互耦问题，但是此方法适用性不强，仅对均匀线阵适用，且天线形式只限于线元天线和口径天线。 另外，传统的综合方法一般都是基于梯度的局部优化算法，而且在解空间内对目标函数的连续性、可微性有特殊的要求，然而，天线阵优化问题中的目标函数或约束条件常会出现多参数、非线性、不可微、甚至不连续的特性。因此基于梯度的优化方 法很难有效地求得满意的结果，在工程上适用性不大，导致了近年来人们各种智能算法的开发 (责任编辑：qin) |