波导缝隙阵天线的快速优化设计

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1、第9期电子学报Vol.34No.92006年9月ACTAELECTRONICASINICASep.2006波导缝隙阵天线的快速优化设计谢拥军，辛娟，王鹏（西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室，陕西西安710071）摘要：本文利用Elliott设计方程考虑波导缝隙阵天线中单元间的耦合效应，提出“电流分布逼近”作为目标函数，利用遗传优化算法对谐振式波导缝隙阵天线进行方向图优化设计.本文设计了一个4元波导缝隙阵，证明了这种方法是有效的，并完成了一个8元缝隙阵的设计实例.数值结果表明，本文方法相比于传统“方向图逼近”优化方法更加快速有效，并且可以应用

2、到大型的波导缝隙阵的设计之中.关键词：缝隙阵天线；遗传算法；优化+中图分类号：TN820112文献标识码：A文章编号：0372-2112（2006）09-1726-03FastOptimalDesignoftheWaveguideSlottedArrayXIEYong-jun，XINJuan，WANGPeng（NationalLaboratoryofAntennaSandMicrowaveTechnology，XidianUniverSity，Xi’an，Shaanxi710071，China）Abstract：Anovelfastoptimalde

3、signmethodbasedongeneticalgorithm（GA）isgivenfortherectangularwaveguideslottedarray.“Approachingidealcurrent”costfunctionispresentinthisoptimalmethodinsteadofthe“Ap-proachingidealpattern”costfunctioninconventionalmethod，consideringthemutualcouplinginthewaveguideslottedarrayinthe

4、Elliotteguations.Theresultsof4-slotarrayshowthevalidityofthismethod，thearrayof8-slotisalsoana-lyzed.Examplesshowthatthismethodismuchmoreguickthanconventionalmethodbasedon“Approachingidealpat-tern”optimization，andthismethodcanbeusedtothelargearraydesign.Keywords：slottedarrayante

5、nna；geneticalgorithm；optimization布值与未考虑互耦的天线阵综合出的理想电流分布值比1引言较，优化天线结构参数，计算出和理想电流值最接近的缝隙矩形波导缝隙阵天线在窄波束或赋形波束的微波通信结构参数.这种方法中省去了每次迭代中生成方向图的过和雷达系统中获得了广泛应用.由于它具有体积小、重量程，节省了大量计算时间.轻、口径效率高、宽角副瓣低等特点，在机载雷达上为优先［1］2Elliorr波导缝隙阵设计方程选用的天线形式.在波导缝隙天线阵中，缝隙间的耦合效应对天线方向图的影响很大，因此设计中要考虑耦合效Elliott的两个设计

6、方程为：［1~3］YaVS应.nn=K1fnsinkln（1）由于遗传算法具有全局多变量优化特性，使其成为应G0Vna2用于缝隙天线阵优化设计中的理想方法.缝隙天线的设计YnK2fn=（2）a重点是互耦的考虑，我们的理论分析以及下文的实例计算G0Zna都证明了遗传算法对缝隙阵的设计是有效的.现有的利用式中，Yn/G0是缝隙的归一化导纳，K1，K2是常数，Vn是模遗传算法的优化设计方法一般都是以逼近理想方向图来作Scos!ln-coskln!xn式电压，V是缝隙电压，f=sin，单个缝［4］nnsinkla为目标函数进行优化的.这种方法需要在迭代的每一

7、步nab产生方向图，并且和理想方向图进行比较，多次迭代，多次隙的等效阻抗表示为：Zn=Znn+Zn，其中，Znn表示单个缝隙!S比较，最终得到满足要求的方向图，这在计算上将会耗费大bVnsinkln的自阻抗，Z=Z，Z是n，n缝隙间的互耦阻n!Snnnn量的时间.本文利用Elliott方程，提出基于“激励电流分布"#!Vnsinkln逼近”的目标函数进行优化，将考虑互耦影响后的电流分抗.收稿日期：2005-07-23；修回日期：2005-12-05基金项目：本文受新世纪优秀人才支持计划资助（No.NCET-04-0950）第9期谢拥军：波导缝隙阵天线

8、的快速优化设计1727首先我们计算缝选取目标函数：隙间的互耦阻抗Z.22nmF=!｛（n-*）+［angie