[发明专利]无栅瓣宽角扫描混合阵列超稀疏布局方法

说明书

无栅瓣宽角扫描混合阵列超稀疏布局方法，涉及天线。采用二级非均匀间隔子阵的混合阵列超稀疏布局方法，即在子阵内采用模拟多波束形成网络，对阵元配置不同的相移量，使得子阵波束实现宽角空域扫描。对若干个子阵进行非均匀间隔的布局构成总阵，每个子阵输出后再进行模/数采样，单个子阵仅需要一个数字通道，从而大大地减少通道数目。采用遗传算法优化子阵内以及子阵间的间距，最小间距可控，可以抑制在宽角扫描情况下的副瓣和栅瓣电平，获得阵元平均间距和最小间距均远远大于半个波长的混合阵列稀疏布局。混合稀疏阵列的子阵采用相同的结构，因而具有易加工、易装配、易批量生产、低成本的特点，有广泛的应用。

技术领域

本发明涉及天线，尤其是涉及雷达、通信及电子对抗领域中的无栅瓣宽角扫描混合阵列超稀疏布局方法。

背景技术

相对于传统射频波束合成阵列，数字波束形成(DBF)阵列具有波束灵活、抗干扰能力强、同时多波束等独特的优点，然而其所需的数字通道价格较为昂贵，在一定程度上限制了DBF阵列的应用。特别是，对于高增益窄波束的电大尺寸DBF阵列，按照传统的半波长间隔布局方法，其所需的数字通道数量巨大。例如，一个工作在3GHz的10m长的DBF阵列，其数字通道数目可达200个。因此，如何降低所需的数字通道数量，成为大型DBF阵列的关键问题。

文献1和2对方向图综合技术进行了研究，目前针对稀疏阵列方向图的综合主要是阵元稀疏的稀疏阵列(参见文献2～7)，利用遗传算法，粒子群算来解决阵元稀疏的稀疏阵列方向图综合问题，取得了较好的结果。在文献3中对阵列大小为200个的阵元，稀布率为0.77～0.83的稀疏阵列模型进行了分析；文献4在此基础上利用遗传算法先对天线单元位置进行稀疏化，来压低副瓣电平，然后进一步用遗传算法对单元的激励进行优化，进一步降低副瓣电平；文献5考虑了稀疏阵列综合中波束宽度对副瓣电平的影响，得到了保证最小主瓣波束宽度和副瓣电平的优化结果。文献6在遗传算法的优化过程中移除对阵列性能贡献最小的阵元，使得阵列能够在使用更少阵元的情况下综合波束方向图，降低阵列的制造复杂度和成本。文献7为了解决分布式星载阵列方向图高栅瓣电平的问题，提出了基于相同子阵的稀疏阵列方向图综合算法，并进行了仿真，实现了对稀疏阵列方向图栅瓣的抑制。上述的方法虽然都将所需阵元数目减少，但是对于大型阵列而言仍然需要较多的数字通道,导致阵列的制造复杂度高、成本昂贵。

参考文献：

1.Yang K,Zhao Z Q,Nie Z P.Optimization of unequally spaced antennaarrays using fuzzy discrete particle swarm algorithm[J].Journal of Universityof Electronic Science and Technology of China,2012,41(1):43-47.

2.刘源,邓维波,许荣庆.应用遗传算法进行阵列天线综合[J].电子与信息学报,2004,26(3):400-404.

3.Chen K S,Cui B W,He Z S.New Model for Synthesis of SymmetricalThinned Linear Arrays[J].中国电子科技,2009,7(3).

4.王玲玲,方大纲.运用遗传算法综合稀疏阵列[J].电子学报,2003,31(12):2135-2138.

5.张浩斌,杜建春,聂在平.稀疏阵列天线综合的遗传算法优化[J].微波学报,2006,22(6).

6.Cen L,Ser W,Yu Z L,Rahardja S,Cen W.Linear Sparse Array Synthesiswith Minimum Number of Sensors[J].IEEE Transactions on Antenna andPropagation,2010,58(3).