大型寬頻平面陣列天線的最佳化模型及其最佳化方法研究

《大型寬頻平面陣列天線的最佳化模型及其最佳化方法研究》是依託西安電子科技大學，由張立擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：大型寬頻平面陣列天線的最佳化模型及其最佳化方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張立
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

隨著無線通信技術的快速發展，對大型寬頻平面陣列天線的需求越來越多。然而數學上，寬頻平面陣列天線的最佳化設計是一個複雜的多目標半無窮非線性最佳化問題，對其求解非常困難。本項目擬對大型寬頻平面陣列的最佳化建模及其最佳化設計方法開展研究。其主要研究內容包括：大型寬頻陣列天線的最佳化建模；快速求解模型的最佳化算法的設計；大型寬頻非均勻陣列天線的互耦分析。通過本項目的研究，為大型寬頻平面陣列天線的工程實現奠定技術基礎。

結題摘要

本項目研究大型寬頻陣列天線最佳化建模及其最佳化算法。首先，採用約束單目標差分進化算法最佳化設計了大型寬頻平面圓環陣，通過最佳化圓環半徑和每個圓環上陣元間距實現陣列的寬頻工作和低副瓣掃描。為了解決多目標陣列最佳化設計，以陣列方向性係數、副瓣電平和總的陣元數為設計目標，提出多目標差分進化算法，採用該算法對平面圓環陣列進行了多目標最佳化設計。與著名的NSGA-II算法相比，提出的多目標差分進化算法能夠得到更好的設計結果。為了組陣需要，提出了一款寬頻圓極化天線單元，該單元具有較寬的圓極化頻寬。其次，在疊代傅立葉算法的基礎上，提出一種改進疊代傅立葉算法來解決大規模稀疏平面陣最佳化設計問題。採用該算法綜合大型稀疏平面陣時，在陣列的填充因子高於40%的情況下，所得陣列的旁瓣電平比IFT算法的結果低0.9~8.6dB，且方向圖的主瓣波束寬度幾乎不變。最後，採用差分進化算法與強互耦技術結合設計了大型寬頻雙極化陣列天線。此外，為了解決多波束天線系統連線關係最佳化設計問題，提出了一種排列組合差分進化算法。針對可重構相控陣天線設計問題，提出了一種分解的多目標入侵雜草最佳化算法。 本項目提出了大型寬頻陣列天線最佳化設計的方法和思路，具有重要的理論意義和實用價值，將為大型寬頻陣列天線的工程實現提供重要的技術支撐。