基于超方向性的稀布优化阵列综合研究.pdf

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1、硕士学位论文基于超方向性的稀布优化阵列综合研究RESEARCHONSYNTHESISANDOPTIMIZATIONOFSPARSEANTENNAARRAYSBASEDONSUPERDIRECTIVITY刘艳哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN958.93学校代码：10213国际图书分类号：621.396.96密级：公开工学硕士学位论文基于超方向性的稀布优化阵列综合研究硕士研究生：刘艳导师：索莹副教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学C

2、lassifiedIndex:TN958.93U.D.C.:621.396.96DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONSYNTHESISANDOPTIMIZATIONOFSPARSEANTENNAARRAYSBASEDONSUPERDIRECTIVITYCandidate：LiuYanSupervisor：Prof.SuoYingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Informatio

3、nandCommunicationEn-gineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要高频段内，由于外部噪声形成原因复杂且分析难度较大，直接影响系统的信噪比分析与提高，但是当系统能够保证外部噪声相对于内部噪声占主导时，该系统的信噪比与各类噪声无关，而是与阵

4、列天线的方向性系数对应成正比，所以提高方向性系数可以间接地提高接收系统的信噪比。在提高阵列天线方向性系数的研究中，超方向性阵列综合可以在满足外部噪声占优的情况下实现最优方向性系数；而且对于超方向性阵列来说，可以利用较少的阵元数来实现较高的方向性系数，对接收阵列小型化研究有重大的意义。稀布阵天线不但可以减少天线单元数目来降低天线系统的工程成本，而且在阵列孔径上，阵元的位置选取不再受固定位置的约束，可以通过寻优找到最优位置进而获得最优辐射性能。对于具有相同阵元数的稀布阵和均匀阵，稀布阵能够获得更窄的主瓣和更低的峰值旁瓣电平；当阵列孔

5、径相同，稀布阵和均匀阵具有相同的主瓣宽度，但是由于稀布阵的阵元间距不再受2的限制，因此弱化了阵元间的辐射耦合效应，提高了天线阵列整体性能。因此，稀布阵列天线通过优化各阵元的具体位置实现抑制旁瓣电平，相比于优化阵元激励，优化阵元位置更加简单且更容易实现馈电。本文主要研究在限定阵列孔径、阵元个数等参数的情况下，对阵元位置进行稀布优化使峰值旁瓣电平的抑制效果更好。本文应用一种超方向性阵列综合法，该综合法在满足外部噪声占优的约束下使阵列的方向性系数达到最优，进而提高了系统的信噪比；同时，为了满足目标识别和抗干扰的主旁瓣比要求，还可以通

6、过迭代方法来控制旁瓣电平。首先，利用该超方向性阵列综合法，推导了任意形式阵列的方向性系数的解析式，实现了典型阵列的最优方向性系数综合。然后，对稀布线阵实现了数学建模，以抑制阵列的峰值旁瓣电平为优化目标，采用迭代傅里叶算法，大变异遗传算法和基于模拟退火（SA）的粒子群（PSO）算法对直线阵列进行了稀布优化。最后，结合端射阵和圆阵的方向性系数和阵列小型化要求，选择合适的参数进行超方向性阵列设计，以设计后的超方向性端射阵和圆阵作为阵元，分别采用均匀阵列因子和稀布阵列因子设计高频段接收阵列。关键词：阵列天线；超方向性综合；噪声比因子；大

7、变异遗传算法；基于模拟退火的粒子群算法-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractIntherangeofhighfrequency,thecausesofexternalnoisearecomplexandanalyzeddifficultly,whichdirectlyaffectstheanalysisandimprovementofsig-nal-to-noiseratioofthesystem.However,whenthesystemcanensurethattheexternalnoiseisdominan

8、trelativetotheinternalnoise,theSNRofthesystemisnotrelatedtonoise,butisproportionaltothedirectivitycoefficientofthearrayantenna.Ther