基于超方向性的稀布優(yōu)化陣列綜合研究.pdf

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1、碩士學(xué)位論文基于超方向性的稀布優(yōu)化陣列綜合研究RESEARCHONSYNTHESISANDOPTIMIZATIONOFSPARSEANTENNAARRAYSBASEDONSUPERDIRECTIVITY劉艷哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號:TN958.93學(xué)校代碼:10213國際圖書分類號:621.396.96密級:公開工學(xué)碩士學(xué)位論文基于超方向性的稀布優(yōu)化陣列綜合研究碩士研究生:劉艷導(dǎo)師:索瑩副教授申請學(xué)位:工學(xué)碩士學(xué)科:信息與通信工程所在單位:電子與信息工程學(xué)院答辯日期:2018年6月授予學(xué)位單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)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哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要高頻段內(nèi),由于外部噪聲形成原因復(fù)雜且分析難度較大,直接影響系統(tǒng)的信噪比分析與提高,但是當(dāng)系統(tǒng)能夠保證外部噪聲相對于內(nèi)部噪聲占主導(dǎo)時,該系統(tǒng)的信噪比與各類噪聲無關(guān),而是與陣

4、列天線的方向性系數(shù)對應(yīng)成正比,所以提高方向性系數(shù)可以間接地提高接收系統(tǒng)的信噪比。在提高陣列天線方向性系數(shù)的研究中,超方向性陣列綜合可以在滿足外部噪聲占優(yōu)的情況下實現(xiàn)最優(yōu)方向性系數(shù);而且對于超方向性陣列來說,可以利用較少的陣元數(shù)來實現(xiàn)較高的方向性系數(shù),對接收陣列小型化研究有重大的意義。稀布陣天線不但可以減少天線單元數(shù)目來降低天線系統(tǒng)的工程成本,而且在陣列孔徑上,陣元的位置選取不再受固定位置的約束,可以通過尋優(yōu)找到最優(yōu)位置進而獲得最優(yōu)輻射性能。對于具有相同陣元數(shù)的稀布陣和均勻陣,稀布陣能夠獲得更窄的主瓣和更低的峰值旁瓣電平;當(dāng)陣列孔

5、徑相同,稀布陣和均勻陣具有相同的主瓣寬度,但是由于稀布陣的陣元間距不再受?2的限制,因此弱化了陣元間的輻射耦合效應(yīng),提高了天線陣列整體性能。因此,稀布陣列天線通過優(yōu)化各陣元的具體位置實現(xiàn)抑制旁瓣電平,相比于優(yōu)化陣元激勵,優(yōu)化陣元位置更加簡單且更容易實現(xiàn)饋電。本文主要研究在限定陣列孔徑、陣元個數(shù)等參數(shù)的情況下,對陣元位置進行稀布優(yōu)化使峰值旁瓣電平的抑制效果更好。本文應(yīng)用一種超方向性陣列綜合法,該綜合法在滿足外部噪聲占優(yōu)的約束下使陣列的方向性系數(shù)達到最優(yōu),進而提高了系統(tǒng)的信噪比;同時,為了滿足目標識別和抗干擾的主旁瓣比要求,還可以通

6、過迭代方法來控制旁瓣電平。首先,利用該超方向性陣列綜合法,推導(dǎo)了任意形式陣列的方向性系數(shù)的解析式,實現(xiàn)了典型陣列的最優(yōu)方向性系數(shù)綜合。然后,對稀布線陣實現(xiàn)了數(shù)學(xué)建模,以抑制陣列的峰值旁瓣電平為優(yōu)化目標,采用迭代傅里葉算法,大變異遺傳算法和基于模擬退火(SA)的粒子群(PSO)算法對直線陣列進行了稀布優(yōu)化。最后,結(jié)合端射陣和圓陣的方向性系數(shù)和陣列小型化要求,選擇合適的參數(shù)進行超方向性陣列設(shè)計,以設(shè)計后的超方向性端射陣和圓陣作為陣元,分別采用均勻陣列因子和稀布陣列因子設(shè)計高頻段接收陣列。關(guān)鍵詞:陣列天線;超方向性綜合;噪聲比因子;大

7、變異遺傳算法;基于模擬退火的粒子群算法-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractIntherangeofhighfrequency,thecausesofexternalnoisearecomplexandanalyzeddifficultly,whichdirectlyaffectstheanalysisandimprovementofsig-nal-to-noiseratioofthesystem.However,whenthesystemcanensurethattheexternalnoiseisdominan

8、trelativetotheinternalnoise,theSNRofthesystemisnotrelatedtonoise,butisproportionaltothedirectivitycoefficientofthearrayantenna.Ther

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