本文選題：陣列綜合 + 稀布陣列天線(xiàn)��； 參考：《中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心》2016年博士論文

【摘要】：陣列天線(xiàn)具有易于實(shí)現(xiàn)低副瓣、高增益的方向圖,以及多波束、掃描波束和賦形波束等優(yōu)勢(shì),在衛(wèi)星通信、聲吶、雷達(dá)、射電天文、電子對(duì)抗、微波遙感等現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。稀布陣列天線(xiàn)的研究,尤其是綜合方法的研究,長(zhǎng)期以來(lái)備受關(guān)注,原因在于其可極大地減少天線(xiàn)單元的數(shù)目,從而顯著降低應(yīng)用系統(tǒng)中陣列天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和成本。本文將壓縮感知理論和入侵雜草優(yōu)化算法應(yīng)用于稀布陣列天線(xiàn)的綜合,以期達(dá)到用更少的天線(xiàn)單元實(shí)現(xiàn)性能更為優(yōu)良的天線(xiàn)方向圖的目的。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)概括為以下幾個(gè)方面:1、針對(duì)以陣元數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)的稀布陣綜合問(wèn)題,提出了稀布直線(xiàn)陣和平面陣的壓縮感知綜合算法。該算法通過(guò)均勻離散化給定的陣列口徑構(gòu)造一個(gè)過(guò)采樣的虛擬均勻陣,在此基礎(chǔ)上,將上述高度非線(xiàn)性陣列綜合問(wèn)題轉(zhuǎn)化為壓縮感知的稀疏信號(hào)重建問(wèn)題,并采用最小化l1范數(shù)的凸優(yōu)化算法求解出陣元數(shù)、陣元位置以及激勵(lì)幅度。仿真實(shí)驗(yàn)與對(duì)比表明,該算法具有很好的普適性,既適用于對(duì)已知方向圖的精確重建,也適用于綜合出滿(mǎn)足主瓣寬度和副瓣電平要求的功率方向圖;該算法可以有效地減少稀布陣的陣元數(shù),并進(jìn)一步改進(jìn)已有優(yōu)化算法的稀布布陣結(jié)果。2、針對(duì)陣列形式更為復(fù)雜的同心圓環(huán)陣的優(yōu)化設(shè)計(jì),提出了稀布同心圓環(huán)陣的壓縮感知綜合算法。該算法首先將壓縮感知理論與同心圓環(huán)陣方向圖的貝塞爾函數(shù)近似相結(jié)合,建立了綜合稀布同心連續(xù)電流環(huán)陣的凸優(yōu)化模型,然后再利用相應(yīng)環(huán)上等間隔排列的陣元代替連續(xù)電流環(huán),并分別考慮了同心圓環(huán)徑向有無(wú)幅度加權(quán)兩種情況下的離散陣元數(shù)確定方法。與現(xiàn)有算法相比,該算法計(jì)算效率高,具有很好的普適性和靈活性,且所需的陣元數(shù)更少,綜合的三維圓對(duì)稱(chēng)方向圖性能更優(yōu),是一種有效的大口徑稀布同心圓環(huán)陣綜合算法。3、針對(duì)稀布直線(xiàn)陣的賦形波束綜合問(wèn)題,提出了入侵雜草優(yōu)化算法與凸優(yōu)化相結(jié)合的IWO-CVX混合算法。該算法將稀布陣的陣元位置作為入侵雜草優(yōu)化算法的優(yōu)化變量,對(duì)于每一組預(yù)定的陣元位置,根據(jù)方向圖的賦形要求,建立了關(guān)于陣元激勵(lì)的凸優(yōu)化模型,并利用凸優(yōu)化算法求解適應(yīng)度函數(shù),顯著降低了賦形波束的峰值旁瓣電平。該算法可以同時(shí)滿(mǎn)足陣列孔徑、陣元數(shù)和最小陣元間距三方面的約束要求。仿真實(shí)驗(yàn)表明,算法的收斂速度快,數(shù)值穩(wěn)健性強(qiáng),且尋優(yōu)效果好。4、提出了一種基于入侵雜草優(yōu)化算法與貝塞爾函數(shù)特性分析的稀布同心圓環(huán)陣IWO-Bessel綜合算法。該算法得益于同心圓環(huán)陣方向圖的貝塞爾函數(shù)表示,通過(guò)分析貝塞爾函數(shù)特性,建立了圓環(huán)半徑與環(huán)上最小陣元數(shù)的數(shù)值關(guān)系,這就僅需將圓環(huán)半徑作為入侵雜草優(yōu)化算法的優(yōu)化變量從而實(shí)現(xiàn)同心圓環(huán)陣的稀布優(yōu)化。所提算法的優(yōu)勢(shì)在于將多類(lèi)型變量的優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單類(lèi)型變量的優(yōu)化問(wèn)題,因而顯著降低了陣列綜合和優(yōu)化的復(fù)雜度。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法的有效性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN911.7;TN820

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1769655