(最新)考虑互耦修正的共形天线阵方向图综合研究

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1、第３３卷第６期国防科技大学学报Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．６２０１１年１２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＤｅｃ．２０１１文章编号：１００１－２４８６（２０１１）０６－００８４－０５考虑互耦修正的共形天线阵方向图综合研究赵菲，齐会颖，肖科，柴舜连，毛钧杰（国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙４１００７３）摘要：基于建立的双层背腔微带天线共形阵模型，提出了一种改进的互耦修正投影法，并成功用于该类共形阵列的方向图综合。通过引入包含空间位置信息的广义阵元方向图概念，完成了对

2、阵元激励幅相的同步求解；将阵元有源方向图思想与最小二乘法结合，简化了互耦系数矩阵的提取；综合过程计入了阵元相位方向图的贡献，使该方法的可靠性显著提高，阵列综合结果与全波分析结果的完全吻合，验证了该方法的正确性。关键词：共形天线阵；方向图综合；互耦；投影法中图分类号：ＴＮ３０１文献标识码：ＡＴｈｅＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅＣｏｎｆｏｒｍａｌＡｒｒａｙＰａｔｔｅｒｎＳｙｎｔｈｅｓｉｓＩｎｃｌｕｄｉｎｇＭｕｔｕａｌＣｏｕｐｌｉｎｇＺＨＡＯＦｅｉ，ＱＩＨｕｉｙｉｎｇ，ＸＩＡＯＫｅ，ＣＨＡＩＳｈｕｎｌｉａｎ，ＭＡＯＪｕｎｊｉｅ（Ｃｏｌ

3、ｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖ．ｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｍｕｔｕａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｉｆｉｅｄｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｗｏｓｔａｃｋｅｄｐａｔｃｈｅｓｂａｃｋｃａｖｉｔｙｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐｃｏｎｆｏｒｍａｌａｒｒａｙｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｗａｓａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇｔｈｅ

4、ｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｃｏｎｆｏｒｍａｌａｒｒａｙｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ．Ｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｐｈａｓｅｏｆｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｅｘｃｉｔｉｎｇｃａｎｂｅｓｏｌｖｅｄａｔｏｎｅｔｉｍｅ，ｂｙｍｅａｎｓｏｆｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｅｌｅｍｅｎｔｐａｔｔｅｒｎｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔａｃｔｉｖｅｐａｔｔｅｒｎｗａｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｍｅｔ

5、ｈｏｄｔｏｓｉｍｐｌｉｆｙｔｈｅｓｏｌｖｅｄｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｍｕｔｕａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｍａｔｒｉｘ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｐｈａｓｅｐａｔｔｅｒｎｗａｓａｌｓｏｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｍｅｔｈｏｄ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅｐｅｒｆｅｃｔａｇｒｅｅｍｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｆｕｌｌｗａｖｅｍｅｔｈｏｄｃｏｎｆｉｒｍｓｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃ

6、ｏｎｆｏｒｍａｌａｒｒａｙ；ｐａｔｔｅｒｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；ｍｕｔｕａｌｃｏｕｐｌｉｎｇ；ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ［８－９］［１０］［１１］共形阵列天线将天线阵元安装在载体表面，法、遗传算法，以及模拟退火算法在计［１－２］使天线表面与载体表面相贴合。近年来，共算资源允许的情况下，也能被较好地用来综合共［３－５］形阵列天线的研究日益得到重视，这得益于形阵列。但是这类进化迭代算法，其收敛结果较其较传统平面阵列不仅可以增加口径面积、扩展为依赖优化算法参数的设定，且优化过程人工干扫描角度范围，而且不会影响载体本身的外形设预

7、程度较低，对所优化的问题具有一定的盲目性。［２，６－７］计。对于共形阵列方向图的分析与综合，不同时，目前基于以上算法的共形阵列综合过程，大能照搬经典平面阵列针对阵因子的综合思想，因都采用理想阵元模型，没有考虑阵元间的互耦影为对于共形阵列，阵元不再具有相同的方向图形响，降低了综合方法的实用性。最近出现的优化［１２－１４］状以及最大值指向，所以在辐射场的数学表达式算法，利用了阵元有源方向图信息，以此计中，矢量单元因子和阵因子难以分离，这不仅给共入了阵元间互耦效应，但均避开了对互耦的直接形阵列的综合带来了困难，更使阵元间的互耦分描

8、述和分析。析尤为复杂。本文以双层背腔微带天线共形阵为模型，借近几年，随着计算机硬件性能的飞速提升，从助电磁场全波数值分析，完成了阵元有源方向图而使耗费计算资源较大的全局优化算法在天线阵和孤立方向图的精确求解；利用广义阵元方向图列方向图综合中焕发新的活力：粒子群优化算和平面口径投影思想，同时