一种低副瓣锐截止波束赋形阵列天线设计

doi:10.3969/j.issn.1001-2400.2015.02.025

J4 ›› 2015, Vol. 42 ›› Issue (2): 152-156.doi: 10.3969/j.issn.1001-2400.2015.02.025

一种低副瓣锐截止波束赋形阵列天线设计

高军;周禹龙;杨群;曹祥玉

(空军工程大学信息与导航学院，陕西西安 710077)

收稿日期:2013-11-04 修回日期:2014-01-07 出版日期:2015-04-20 发布日期:2015-04-14
通讯作者: 高军
作者简介:高军(1962-)，男，教授， E-mail: gjgj9694@sina.com．
基金资助:
基于分形人工电磁材料的阵列天线RCS缩减技术研究;基于新型人工国家自然科学基金资助项目(61271100，61471389)；陕西省自然科学基金资助项目(2012JM8003)

Design of an array antenna with a low-sidelobe and sharp-cutoff pattern shaping

GAO Jun;ZHOU Yulong;YANG Qun;CAO Xiangyu

(Information and Navigation Institute, AFEU, Xi'an 710077, China)

Received:2013-11-04 Revised:2014-01-07 Online:2015-04-20 Published:2015-04-14
Contact: GAO Jun

摘要/Abstract

摘要： 采用联合DFP和BFGS变尺度，结合全局寻优算法，通过优化阵列各单元馈电幅度和相位分布，设计了一种满足低副瓣锐截止波束赋形要求的阵列天线．该阵列由26个印刷振子单元天线组成，各单元馈电电路采用带状线环形桥．馈电电路网络采用带状线结构，整个馈电网络和印刷天线采用一体化设计，具有插入损耗小，结构紧凑的特点．实测表明，3dB波束宽度为11°，水平面锐截止为5.83dB/(°)，副瓣低于-20dB．天线设计满足指标要求，并已获得应用．

关键词: 阵列天线, 波束赋形, 副瓣, 锐截止, 优化算法

Abstract: A compact array antenna is designed with variable metric algorithms, namely Davidon-Fletcher-Powell (DFP) and Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (BFGS). Using a global optimization method, the amplitude and phase distribution of current excitations are optimized to achieve a low-sidelobe and sharp-cutoff pattern shaping. The array, consisting of 26 parallel printed dipoles, is powered by a stripline-circuit distribute network connecting 26 individual stripline ring-hybrid feed circuits. The feed circuit network and the printed antenna are designed all together, leading to a low insertion loss and a compact size. Measurements show that the bandwidth is 11° at 3dB, that the sharp cutoff on the horizon is 5.83dB/(°), and that the sidelobes are less than -20dB. The array antenna meets and exceeds demanded parameters and has been applied to a certain microwave landing system.

Key words: array antenna, pattern shaping, sidelobe, sharp cutoff, optimization method

中图分类号:

TN821.8

高军;周禹龙;杨群;曹祥玉 . 一种低副瓣锐截止波束赋形阵列天线设计 [J]. J4, 2015, 42(2): 152-156.

GAO Jun;ZHOU Yulong;YANG Qun;CAO Xiangyu . Design of an array antenna with a low-sidelobe and sharp-cutoff pattern shaping [J]. J4, 2015, 42(2): 152-156.

参考文献

［1］刘燕. 阵列天线方向图综合算法研究［D］. 西安: 西北工业大学, 2007. ［2］邓敬亚, 张小苗, 尹应增, 等. 一种快速综合基站天线赋形方向图的迭代方法［J］. 西安电子科技大学学报, 2011, 38(5): 142-146. Deng Jingya, Zhang Xiaomiao, Yin Yingzeng, et al. Fast Iterative Method for the Synthesis of the Base-station Antenna's Shaped Beam ［J］. Journal of Xidian University, 2011, 38(5): 142-146. ［3］杨国军. 赋形波束平面阵列天线的研究［D］. 西安: 西安电子科技大学, 2006. ［4］王叶青, 李照霞, 徐朴, 等. 覆球赋形波束的阵列天线之综合［C］//全国天线散射与逆散射论文集. 合肥：安徽大学, 1999: 168-170. ［5］ Alexander D K, Alexander S K. The Phase-only Shaping and Adaptive Nulling of an Amplitude Pattern［J］. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2003, 51(2): 264-272. ［6］ Gatti R V, Marcaccioli L, Sorrentino R. A Novel Phase-only Method for Shaped Beam Synthesis and Adaptive Nulling［C］//33rd European Microwave Conference Proceedings. London: Horizon House Publications, 2003: 739-742. ［7］ Bucci O M, Mazzarella G, Panariello G. Reconfigurable Arrays by Phase-only Control［J］. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1991, 39(7): 919-925. ［8］胡锦林, 林世明. 阵列天线波束形状转换的方法［J］. 电波科学学报,1994, 9(4): 89-93. Hu Jinlin, Lin Shiming. The Switching Method of Array Antenna Beam Shape［J］. Chinese Journal of Radio Science, 1994, 9(4): 89-93. ［9］姚旭, 曹祥玉, 陈沫. 一种新混合粒子群算法及其在阵列天线波束赋形中的应用［J］. 现代电子技术, 2008, 4(8): 84-87. Yao Xu, Cao Xiangyu, Chen Mo. A New Hybrid Particle Swarm Optimization Algorithm and Application in Antenna Array Pattern Synthesis［J］. Technology of Modern Electronics, 2008, 4(8): 84-87. ［10］刘瑞斌, 鄢泽洪, 孙从武, 等. PSO和GA 在阵列天线波束赋形中的应用［J］. 西安电子科技大学学报, 2006, 33(5): 797-799. Liu Ruibin, Yan Zehong, Sun Congwu, et al. Application of PSO and GA in Beamforming of an Array Antenna［J］. Journal of Xidian University, 2006, 33(5): 797-799. ［11］王维博, 冯全源. 粒子群算法在阵列天线方向图综合中的应用［J］. 西安电子科技大学学报, 2011, 38(3): 175-180. Wang Weibo, Feng Quanyuan. Application of PSO Algorithm in Pattern Synthesis for Antenna Arrays［J］. Journal of Xidian University, 2011, 38(3): 175-180. ［12］ Roy G G, Das S, Chakraborty P, et al. Design of Non-uniform Circular Antenna Arrays Using a Modified Invasive Weed Optimization Algorithm［J］. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2011, 59(1): 110-118. ［13］石泽锋, 王建. 一种赋形阵列天线的优化设计［J］. 微波学报, 2010, (s1): 119-122. Shi Zefeng, Wang Jian. Optimization Design of a Array Antenna with Shaped Beam［J］. Journal of Microwave, 2010, (s1): 119-122. ［14］刘德贵. Fortran算法汇编［M］. 北京: 国防工业出版社, 1983: 274-300. ［15］ Verma S K. Portable Approach Landing System Design［J］. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, 1994, 9(8): 21-25. ［16］ Mitropoulos G, Makr R, Gargalakos M, et al. Design of 26GHz Base Station Phased Array Antenna Element［C］//Proceedings of IEEE Antennas and Propagation Society Inernational Symposium. Piscataway: IEEE, 2003: 687-690. ［17］ Howell J M. Advanced Phased Array Design for Microwave Landing Systems［C］//IEEE International Symposium on Antennas and Propagation. Piscataway: IEEE, 1996: 365-371. ［18］ Evertt S, Markin K, Zelter M. Design Considerations for Achieving MLS Category III Requirements［J］. Proceedings of the IEEE, 1989, 77(11): 1752-1761. ［19］林昌禄, 聂在平. 天线工程手册［M］. 北京: 电子工业出版社, 2002: 997-999.

[1]	杨仲平,周青松,张剑云. 区域能量聚焦技术中超稀疏阵列优化算法[J]. 西安电子科技大学学报, 2021, 48(4): 57-63.
[2]	马悦,张玉梅. 面向多接入边缘计算的VNFM分布式部署方案[J]. 西安电子科技大学学报, 2021, 48(4): 20-26.
[3]	李腾,曹世杰,尹思薇,魏大卫,马鑫迪,马建峰. 应用Q学习决策的最优攻击路径生成方法[J]. 西安电子科技大学学报, 2021, 48(1): 160-167.
[4]	孙翠珍,丁君,郭陈江. 一种改进的引力搜索算法及其波束赋形[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(2): 83-90.
[5]	梁爽,孙庚,刘衍珩. 改进布谷鸟算法用于阵列天线方向图优化[J]. 西安电子科技大学学报, 2019, 46(1): 174-180.
[6]	王燕. 改进多目标进化算法的云工作流调度[J]. 西安电子科技大学学报, 2019, 46(1): 130-136.
[7]	宋嘉奇, 陶海红. 一种稀布阵列天线的近场波束综合算法[J]. 西安电子科技大学学报, 2018, 45(6): 14-18.
[8]	李枫, 王紫阳, 王乐, 李蕊, 冯罡, 尹应增. 抗干扰阵列天线的小型化及波束形成技术分析[J]. 西安电子科技大学学报, 2018, 45(6): 51-56.
[9]	宫健;楼顺天;张伟涛. 一种强干扰条件下阵列天线波达方向估计方法[J]. 西安电子科技大学学报, 2018, 45(1): 168-172.
[10]	郭彬;杨育红;辛刚;唐燕群. 非相关切换天线扩频方向调制物理层安全传输[J]. 西安电子科技大学学报, 2017, 44(2): 145-150.
[11]	林峰;陈建军;曹鸿钧. 复合材料压力容器的概率与区间可靠性设计[J]. 西安电子科技大学学报, 2017, 44(1): 45-51.
[12]	王帆;龚书喜;王夫蔚. 阻抗型FSS在阵列天线RCS减缩中的应用[J]. 西安电子科技大学学报, 2016, 43(4): 81-85.
[13]	刘燕;焦永昌;张亚明;王新宽. 混合入侵杂草算法用于阵列天线波束赋形[J]. J4, 2014, 41(4): 94-99.
[14]	刘燕;焦永昌;张亚明;王新宽. 入侵杂草优化算法用于阵列天线方向图综合[J]. J4, 2014, 41(1): 29-33+86.
[15]	王海涛;王俊. 利用模拟电视视频和音频信号的无源雷达失配滤波技术[J]. J4, 2013, 40(5): 15-19+85.

一种低副瓣锐截止波束赋形阵列天线设计

Design of an array antenna with a low-sidelobe and sharp-cutoff pattern shaping

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