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国际电气、电子与仪器工程高级研究杂志

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带扫描角的非周期线阵天线系统的SLL降低

A.Prasad1N.迪皮卡·拉尼2N. Balasubrahmanyam3.G. Tirumala Rao4
  1. g.v.p工程学院(A)机电工程系，博士生[CSP]，印度维萨卡帕特南-530048
  2. G. V. P .工程学院机电工程系副教授，印度维萨卡帕特南-530048
  3. G. V. P .工程学院机电工程系教授，印度维萨卡帕特南-530048
  4. G. V. P .工程学院机电工程系教授，印度维萨卡帕特南-530048
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摘要

在现代无线通信系统中，天线波束方向的控制是其中的一个标准。天线阵列可以更好地控制波束方向，并提供在所需方向上扫描的灵活性。数组中需要考虑的重要参数是元素之间的间距。当元件间距增加到半波长以上时，由于光栅瓣的出现，从侧面的可转向性将显著降低。本文提出了一种薄化的非周期线性相控阵模型。采用差分进化算法综合了峰值旁瓣电平的性能

关键字
天线阵列，差分演化算法，驱动点阻抗，扫描角，薄化非周期阵列

介绍
传统的线性稀疏阵列的创建方法是在均匀间隔的线性阵列中激发多个元素。第一减少阵列是由随机删除元素或通过试验和错误ž‘一个ˆ¸一±一个º°!一个˜‘一个‘‚一个¾‘一个‡½一个¸一个º‘一个‘‘一个‹»一个º一个¸½一个µ一个½°一个¹一个´µ½。,一个ž‘ˆ一个¸一±º°!一个˜‘一个‘‚一个¾‘一个‡½一个¸一个º‘一个‘‘一个‹»一个º一个¸½一个µ一个½°一个¹一个´µ½。。这种任意技术的问题是侧瓣抑制效果很差。这是由于辐射元素的非最佳位置造成的。最近在薄阵列中的工作使用了不同的优化算法，以这样的方式去除元素具有最小的峰值旁瓣电平。大多数关于阵列减薄的工作只集中在优化宽侧低旁瓣电平的阵列上。随着这些阵列扫描一个小角侧向,栅瓣出现一个ž‘一个ˆ¸一一±º°!一个˜‘一个‘‚一个¾‘一个‡½一个¸一个º‘一个‘‘一个‹»一个º一个¸½一个µ一个½°一个¹一个´µ½。,一个ž‘ˆ一个¸一±º°! Источник ссылки не найден.. This paper presents a model of thinned aperiodic linear phased arrays for various scan angles. DE algorithm is used for synthesizing the performance of peak side lobe levels. The optimization process causes the perturbation added to each element in periodic array to create an aperiodic array.

天线阵列配置
对于单单元天线，单元的尺寸给出了孔径。对于线性阵列，孔径由两个最远单元之间的距离决定。在天线阵的帮助下，方向图控制和波束扫描成为可能。基本的阵列几何形状和坐标系如图1所示。
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N个元素沿z轴呈直线排列，元素间距为“d⢰”。如果数组中的元素是各向同性的来源,然后阵列的辐射模式所描述的数组因素作为ž‘ˆ一个¸一±º°!一个˜‘一个‘‚一个¾‘一个‡½一个¸一个º‘一个‘‘一个‹»一个º一个¸½一个µ一个½°一个¹一个´µ½。
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房颤是数组的因素,k是自由空间波数,θ角测量从侧向,θ0是光束扫描角从广泛的励磁电流是在n个元素的数组和¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½是n个元素从原点的距离。对于均匀阵列
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扫描角
无光栅瓣均匀阵列的最大扫描角由式给出
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使用薄的非周期相控阵增加了操控性
薄周期阵列的最大扫描角受到光栅瓣的限制。当阵列转向大于式(3)给出的角度时，这些光栅瓣是元件图案叠加的结果。为了克服这个问题，可以以这样一种方式扰动周期性阵列中的元件位置，使每个元件的图案处于同一相位。扰动后的单元位置为
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δdn是摄动。
图2显示了通过对周期阵列(黑色元素)中每个元素的位置添加扰动δdn而得到的薄化非周期相控阵(灰色元素)。一个N个元素的数组需要N个独立的位置扰动。该问题的解空间非常大，因此需要微分进化(DE)优化。
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图2通过对薄周期阵列(黑色元素)添加扰动而形成的薄非周期阵列(灰色元素)的几何形状
本文以式(4)为基础，提出了一种产生具有减小光栅瓣辐射方向图阵列的优化过程。考虑的非周期模型摄动极限为-0.4λ≤δdn≤+0.4λ。

微分进化
DE算法是一种全局搜索技术是描述在一个ž‘ˆ一个¸一±º°!一个˜‘一个‘‚一个¾‘一个‡½一个¸一个º‘一个‘‘一个‹»一个º一个¸½一个µ一个½°一个¹一个´µ½。,一个ž‘ˆ一个¸一±º°!一个˜‘一个‘‚一个¾‘一个‡½一个¸一个º‘一个‘‘一个‹»一个º一个¸½一个µ一个½°一个¹一个´µ一½. .
本文中使用的DE符号是
p =总体大小，t = no。代，F =突变因子，CR =杂交率，X我(t)=目标向量。
在指定参数的下界和上界后进行种群的初始化。在D维搜索空间中，初始种群由式给出
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X我(t)是目标向量，由
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初始化后，利用适应度函数对每个种群的适应度进行评估。适应度函数评估后，突变向量使用最佳交叉解，由
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优化结果
上述优化过程是在均匀电流激励下均匀间距为0.8λ的八元阵列上进行的。由式(3)可知，具有该间距的薄化周期相控阵在无光栅瓣的情况下，宽侧最大扫描角为14.50。本文考虑主梁从舷侧转向600进行优化。适应度函数为峰值旁瓣电平。图3为主波束从舷侧转向600时，经过DE算法得到的归一化阵列因子与周期阵列的对比结果。DE算法减少了最大旁瓣电平为-9.634 dB的光栅瓣。因此，优化后的阵列具有从宽侧00到600的方向性，最大旁瓣电平为-9.634 dB。表1为优化后的扰动值，表2为周期阵列和优化后的非周期阵列(λ)的单元位置。我们将扫描角度增加到900，没有出现光栅瓣。图4显示了当主波束从舷侧引导到900时，非周期阵列与周期阵列的最大旁瓣电平的比较，因此从舷侧有900的完整扫描范围。
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结论
利用优化技术，在给定的极限下，SLL可以实现宽侧90°的完整扫描范围。元件间距的变化会引起相互耦合环境的变化，从而对驱动点阻抗产生影响。

参考文献
  1. H. Unz，“具有任意分布元素的线性数组”，rep。60岁的电子。研究实验室。，Univ. California, Berkeley, 1956.
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  7. Sambarta Dasgupta, Arijit Biswas, Swagatam Das和Ajith Abraham，“差异进化的种群动力学:一个数学模型”，978-1- 4444 -1823-7 IEEE 2008。

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