应用遗传算法进行阵列天线综合

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1、万方数据第26卷第3期2004年3月电子与信息学报JournalofElectronics＆InformatiorlTechⅡologyVol_26No3Mar2004应用遗传算法进行阵列天线综合1刘源邓维波许荣庆(哈尔滨工业大学电子工程技术研究所哈尔滨150001)摘要该文采用丁两种基于遗传算法的方法对线阵列天线进行了综合．仿真结果表明，这两种方法均能够近蜢Cllebysllev辞台的结果．与Chel】yshev法相比，具有灵活性强，不受天线工作频率限制等优点．其中第二种方法将遗传算法与ScI·elkunoff法结合起来，能够方便精确地在指定位置得到零点并

2、满足其它的优化条件．关键调t邋传箅_i去，阵列天线，Chebyshev，Schelkullo行中用分娄号：TN820文献标_ilI码-A文章编号1009-5896(2004)03一0400一05SynthesisofAntennaArraysUsingGeneticAlgorithm“11、～anDe“gW“boX1lRong—qi“g(冗e5enrc^hs￡一目fect彻nF珊．，日nr6m』ns捌¨te0，nc^，日or6”115000l，∞mn)Abstr8ctInthispaper，twoJncthodsfor曲esv址hesisoftlle"att

3、ernofalineararray，basedoIlGeneticA1只orithm(GA)，arcdiscussedTheresultsofthetwonletIlodscanallap—proximatetheresultsoftheChebyshev‘smethodComparedwith恤emcthodofCheby8hev，thetwomethodsusingGAhavemoreHexibmtvandhavenorestrictionoⅡthefrequencyoftheantennaBvusingthesecondmethodwhichcombi

4、nesSchelkunoff’smethodwithGA．arbin、arylocationsofnullscanbegotinthepatternwithotheroDtimlzingcOndjtlonsKeywordsGeneticalgo订thm，Arrayantennas．Cllebysllev，Schelkuno行1引言天线阵列的综合是指在给定天线辐射方向图，或给定天线的性能参量的要求来设计天线阵的无数、单元间距，单元上电流的幅度与相位分布1“．对一个给定阵元数目和阵元间距的天线阵而言，这一问题就是要寻求各个阵元上激励电流的幅度和相位分布．针对这一

5、经典问题人们提出丁很多方法，具有代表性的是Chebyshev综合法⋯．它能够在给定主瓣宽度条件下得到最低的旁瓣电平．但是它将全部旁瓣都限定在同一电平上，并且在阵元间距满足d≥^／2的条件下其结果才是最优的．对高频天线而言，其工作频率为4一12MHz，若d取值为15m，则当频率低于10MHz时，d已经小于^／2，此时Chehyshev法得到的结果已不再是最优的了．针对Chebyshev法存在的问题，我们应用遗传算法对阵列天线进行了综合．遗传算法(GA)是在上世纪六、七十年代由Holland引等人提出的一种仿效生物进化与遗传，根据“生存竞争”和“优胜劣汰”原则，

6、通过选择、交叉、变异等算法，使要懈决的问题逼近最优解的一种全局概率搜索算法．电磁场中的最优化问题通常呈现出多参数、非线性、不可微甚至不连续的特性，基于梯度寻优技术的传统数值优化方法无法有效地求得满意的结果，并常常会陷入局部极值点，作为全局寻优的遗传算法已开始应用于电磁J二程领域【4·⋯，并得到r一些令人满意的结果．本文以最大相对旁瓣电平为优化目标，采用了两种基于遗传算法的方法对阵列天线进行了综合．它们均能够逼近Chebyshev法的最优结果，并且对工作在工作带宽内2002—12—0l收到，2003—05—06改回万方数据第3期刘源等一应用遗传箅法进行阵列天线

7、综台401的任意频率的天线阵均能找到最优解，也不需要将旁瓣固定在同一电平上．其中，基于Schelkunotf单位圆法的遗传算法，对阵因子多项式根的幅值和相位进行编码，能够方便准确地对多个零点处于任意需要位置的阵列进行综合并得到满足优化条件的最优解．罔1阵元数目为2Ⅳ+1的线阵示意图2基于遗传算法的线天线阵方向囝综合2．1线天线阵图1表示的是由2Ⅳ+1个阵元构成的线阵列，其2Ⅳ+1个单元在。轴等间距排列，阵元间距为d，电流幅度是对称的设为^“=0，1，2，，Ⅳ)，阵元间的馈电相位差相等均为一。．其阵因予的方向性函数为即Ⅲ睁脚州胁删刊lF(目)=2l∑，水os"

8、(^dcos口一d)I1n=0其中^是波数，妒=Mc