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本文運(yùn)用遺傳算法對(duì)不等幅不等距矩型平面陣列的最大相對(duì)旁瓣電平進(jìn)行了優(yōu)化，通過(guò)提出新的自適應(yīng)變異算子改進(jìn)了算法的收斂性能，良好的計(jì)算結(jié)果表明遺傳算法是目前求解此類(lèi)問(wèn)題的有效方法.
關(guān)鍵詞:陣列天線(xiàn)；旁瓣電平；遺傳算法；最優(yōu)化
一、引 言
天線(xiàn)的最大相對(duì)旁瓣電平是評(píng)價(jià)天線(xiàn)性能的一個(gè)重要參數(shù)，在給定天線(xiàn)形狀與陣元個(gè)數(shù)的前提下，如何通過(guò)恰當(dāng)?shù)剡x擇各陣元的間距、饋電流幅值及相位來(lái)最大限度地降低旁瓣電平是陣列天線(xiàn)綜合中的一類(lèi)重要課題.對(duì)于形狀復(fù)雜的大陣列天線(xiàn)，傳統(tǒng)的解析法(如道爾夫——切比雪夫綜合法等)難以計(jì)算，采用數(shù)值分析方法較為適宜.由于天線(xiàn)最優(yōu)化問(wèn)題中的目標(biāo)函數(shù)或約束條件大多呈多參數(shù)、非線(xiàn)性、不可微甚至不連續(xù)，因此基于梯度尋優(yōu)技術(shù)的傳統(tǒng)數(shù)值優(yōu)化方法無(wú)法有效地求得工程滿(mǎn)意解；近年來(lái)一種模擬自然進(jìn)化的遺傳算法開(kāi)始應(yīng)用于計(jì)算電磁學(xué)領(lǐng)域［1，2］，該算法只要求待解問(wèn)題是可計(jì)算的，并無(wú)可微性等其它限制，同時(shí)，由于該算法采用了優(yōu)化的隨機(jī)搜索技術(shù)，能以較大的概率和較快的速率求得全局最優(yōu)解.本文運(yùn)用遺傳算法對(duì)一個(gè)具有1024個(gè)陣元的矩形平面陣列的陣元間距及饋電流幅值進(jìn)行了優(yōu)化，使該方陣的最大相對(duì)旁瓣電平由均勻方陣的-13.27dB降至-34.56dB.結(jié)果表明，遺傳算法對(duì)解決天線(xiàn)系統(tǒng)中大量復(fù)雜的最優(yōu)化問(wèn)題具有廣闊的應(yīng)用前景.
二、陣列天線(xiàn)旁瓣電平的優(yōu)化問(wèn)題
1.陣列天線(xiàn)的方向圖函數(shù)
考慮由2Nx行2Ny列陣元構(gòu)成的矩形平面陣列.各陣元的相位相同，間距dxi、dyj及歸一化電流振幅Ixm、Iyn可以不同，但關(guān)于x軸和y軸對(duì)稱(chēng)，如圖1.設(shè)陣元的方向圖函數(shù)為cosθ，則此面陣的方向圖函數(shù)為［4］：
(1)
這里，k=2π/λ，λ為波長(zhǎng).第m行n列陣元的電流振幅由下式計(jì)算：
Imn=IxmIynI0 (2)
式中，I0為電流振幅基數(shù).
圖1 矩形平面陣列結(jié)構(gòu)示意圖
作者：胡星航 林德云 來(lái)源：電子學(xué)報(bào)
