唯相位方法实现方向图可重构阵列天线
天馈伺系统
唯相位方法实现方向图可重构阵列天线3
刘 燕1,郭陈江2,丁 君2,许家栋2
(1.空军工程大学电讯工程学院, 西安710077; 2.西北工业大学电子信息学院, 西安710072)
【摘要】 使用唯相位方法设计方向图可重构天线,对阵列的激励电流幅度和相位同时进行优化,得到一组电流幅度值,使它适用于多种形状的方向图,同时得到与每种方向图对应的相位值。优化算法选用实数编码的遗传算法。为了把设计结果应用于实践,文中还对电流幅度的分布进行了一定的限制,设计出了具有2种工作状态的方向图可重构天线,最后给出了仿真结果,结果表明,文中讨论的方法在设计方向图可重构天线方面是有效的。
【关键词】 方向图可重构天线;唯相位;实数编码;遗传算法
中图分类号:T N82 文献标识码:A
Pa ttern Reconf i gura ble Ar ra y An tenna with Pha se2on ly M ethod
L I U Yan1 G UO Chen2jiang2,D I NG Jun2,X U Jia2dong2
(1.Teleco mm unication Enginee ring I nstitute,AFEU, X i′an710077,China)
(2.College of Electric s and I nf or m ation,N W P U, X i′an710072,China)
【Abstra c t】 Phase2only me th od used to design pa ttern reconfigurable array antenna is p resented,and the e le m ent′s current amplitude and pha se of linea r a rray antenna a re opti m ized si multaneously by a rea l2code gene tic a lg orithm.The amplitudes of the
e l em ent curren ts are achieved co mmon t o all beam s,and the pha ses are obt a ined corresponding t o each beam.In o rde r t o use the
re s ults t o practi ce,s o m e restricti ons are p l aced on current amplitudes.Si mula ti on results for a pa ttern reconfigurable a rray ant enna which ha s t wo s witchable state s are p rovi ded t o indicate that the method discussed in this pape r is effi c ient for de signing pa ttern reconfigurable antenna.
【Key word s】patte rn reconfi gurable antenna;phase2only;rea l2code;geneti c a lg orithm(G A)
0 引 言
现代无线电系统通常要求同一部天线能够完成多种功能,以降低系统的整体成本、减小电磁干扰、减轻重量等,这种具有多种功能的天线被称为“可重构天线”。根据功能,可重构天线一般分为3类,第1类是方向图不变而频率可以改变的天线,能宽频带或多频带工作;第2类是频率不变,方向图的形状可以改变的天线,用于需改变方向图的场合,如对地面移动目标搜索;第3类是频率和方向图同时改变的天线,用于电视接收、机载雷达等需要的宽频带,并且需要改变方向图的场合[1-4]。
所谓唯相位就是仅通过改变阵列馈电的相位,而不改变馈电的幅度实现阵列方向图的控制,这种方法免去了阵列馈电系统中的功率控制部件,简化了馈电系统,减小了馈电系统的损耗及成本。本文主要研究一种使同一天线阵列在共同的馈电幅度下,仅通过改变相位实现阵列方向图重构的问题。
1 可重构天线的基本原理及变量的设置[5]
以一个N元等间距线阵为例,如果需要该相同馈电幅度下,仅通过改变馈电相位使该阵列能够产生M 种方向图,则优化变量x为一个MN+N个元素的向量。其中,x
n
(n=1,2,…,N)为第n个天线单元馈电电流的幅度I n,x mN+n(m=1,2,…,M;n=1,2,…,N)为第m种方向图时第n个单元馈电电流的相位φm n,这样,第n个单元在第m种方向图时的馈电电流为
i
m n
=I
n
e jφmn=x
n
e jx n+mN, n=1,2,…,N(1)
由式(1)可以看出,在优化的过程中,这M种方向图始终使用同一组电流幅度,只有电流的相位不同。
综合得到天线阵的第m种方向图为
F
m
=Σ
N
1
i
m n
e jnkdcosθ,
=,,…,N; =,,…,M()
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第30卷 第7期 2008年7月
现代雷达
Modern Rada r
Vo l.30
No.7
July2008
3收稿日期22 修订日期2625n12m122
:20080412:200801