[发明专利]一种不等间距紧耦合阵列天线优化方法

说明书

本发明公开了一种不等间距紧耦合阵列天线优化方法，该方法引入阵列稀疏性技术，通过调整边缘辐射壁的宽度来优化紧耦合阵元的分布；辐射壁的宽度通过在阵元之间加入金属连接板来改变，采用尽可能少的天线单元来实现阵列需要满足的性能指标。本发明方法通过调整边缘辐射壁的宽度来优化紧耦合阵元的分布，与同等口径满阵相比，本发明增益的损失小，减少了阵元个数，从而简化馈电网络，节省加工成本；同等阵元数的条件下，与等间距相比，可以降低峰值旁瓣电平、提高增益，改善驻波。

技术领域

本发明属于阵列天线优化设计技术领域，具体涉及一种不等间距紧耦合阵列天线优化方法。

背景技术

紧耦合阵列是一种紧密排布的阵列，利用单元之间的耦合拓展带宽，在雷达系统和无线通讯系统中均扮演着不可或缺的角色。实际工程中，一般希望采用尽可能少的天线单元如稀布阵的形式来实现阵列需要满足的性能指标，然而，紧耦合阵列对排布方式的优化在实际应用中没有文献报道，面临着很大的挑战。

紧耦合阵列的优化存在着如下的挑战：

(1)由于紧耦合阵列必须保证单元之间紧凑排布，如果按照传统稀布阵的方法将阵元离散排布，则会导致天线单元之间的耦合作用减弱，从而降低阵列的性能。因此，对紧耦合阵列排布方法优化的研究意义重大；

(2)传统的优化方法多是基于阵因子公式进行的，没有考虑单元之间的耦合，而紧耦合阵列单元之间存在不可忽略的耦合，如果沿用传统的方法进行优化，将会导致优化结果与实际结果存在很大悬殊，因此，实现考虑耦合的紧耦合阵列优化方法具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不等间距紧耦合阵列天线优化方法，引入阵列稀疏性技术，通过调整单元边缘辐射壁的宽度来优化紧耦合阵元的分布。非规则稀疏阵列不仅使阵列单元具有更大的单元位置自由度，提高了性能，而且改变了阵列单元间的互耦。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种不等间距紧耦合阵列天线优化方法，步骤如下：

步骤1，建立Vivaldi天线模型和连接板模型，并输出单元的网格信息；

步骤2，产生初始种群，随机生成一组数字，表示连接板的宽度；

步骤3，阵元划分，建立缓冲区，提取特征模式，建立模式数据库；

步骤4，计算适应度值，采用特征模全域基函数的方法对目标的阻抗矩阵维度缩减，大大减少待求未知量数目；

步骤5，根据适应度值的好坏进行选择、交叉和变异操作，产生新的种群，使得种群朝着期望的方向进化；

步骤6，基于MPI的遗传算法并行策略，按照种群并行。

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的不等间距紧耦合阵列天线优化方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的不等间距紧耦合阵列天线优化方法。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)引入阵列稀疏性技术，通过调整单元边缘辐射壁的宽度来优化紧耦合阵元的分布；非规则稀疏阵列不仅使阵列单元具有更大的单元位置自由度，而且改变了阵列单元间的互耦，提高了性能；(2)传统的稀布阵优化方法多是基于阵因子公式进行的，没有考虑单元之间的耦合，本发明中的方法考虑了紧耦合阵列单元之间的耦合，使得优化结果更为精确；(3)遗传算法基于MPI并行策略，按照种群并行，提高优化效率。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1(a)和图1(b)为本发明中天线单元结构图和连接板单元结构示例图。