混合天线基于实数编码遗传算法的方向图优化

摘要

反射面天线被广泛应用于雷达，射电天文学，微波通信和卫星通信等各个领域，这使得反射面天线的结构和综合技术得到了不断的发展。对比各种分析法的优缺点，本文将基于表面电流积分的物理光学(PO)方法作为主要的研究方法，并采用实数编码遗传算法(RGA)解决混合反射面/阵列天线的综合问题。
　　 本文的主要的工作如下：
　　 首先，本文对7元或19元簇形阵列馈电的混合偏置抛物反射面/阵列天线进行分析，实现基本多波束方向图。
　　 其次，当单馈源偏焦时，采用7元簇形阵列代替单馈源，并优化阵列中各个馈源的激励系数可以改善波束扫描特性。另外，对于混合偏置抛物反射面/阵列天线，通过优化19元簇形阵列中各个馈源的激励系数，可以获得不同形状的赋形波束。
　　 再次，本文将赋形反射面表面用一组正交的全局展开函数(雅可比-傅里叶函数)展开，并讨论了单馈源偏置赋形反射面天线的表面展开系数对反射面形状和性能的影响以确定待优化系数的取值范围。
　　 最终，本文通过优化单馈源偏置赋形反射面的表面形状或者同时优化混合偏置赋形反射面/阵列天线的反射面表面形状和馈电阵列中各馈源的激励系数，在给定区域内获得了具有最大平均增益或者理想场分布的方向图。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1反射面天线的研究与发展

1.2多波束反射面天线的研究背景和发展

1.3赋形反射面天线的研究背景和发展

1.4论文的主要工作及结构

第二章反射面天线的基本概念与分析方法

2.1反射面天线的工作原理

2.2反射面天线的几何特性

2.3反射面天线的电参数

2.3.1方向系数

2.3.2效率

2.3.3增益

2.3.4主极化和交叉极化

2.3.5三维方向图和等值线方向图

2.4反射面天线的分析方法

第三章GA的基本原理及应用

3.1 GA的基本原理

3.1.1 GA的思想和运算过程

3.1.2编码

3.1.3 GA的基本操作

3.1.4适应度函数

3.2基于RGA的优化过程

第四章单馈源偏置抛物反射面天线辐射远区场的计算

4.1反射面天线分析中的坐标转换关系

4.1.1直角坐标系与球面坐标系之间的转换

4.1.2直角坐标系之间的转换

4.2单馈源偏置抛物反射面天线的方向图分析

4.2.1偏置抛物反射面天线的结构

4.2.2理想馈源方向图

4.2.3单馈源偏置抛物反射面天线方向图的计算与验证

第五章混合抛物反射面/阵列天线的研究

5.1抛物反射面天线馈源偏焦特性的研究

5.2混合抛物反射面/阵列天线方向图的求解过程

5.3基本多波束混合抛物反射面/阵列天线系统的研究

5.3.1基本多波束天线系统的理想馈源方向图

5.3.2基本多波束天线的方向图分析

5.4增强型多波束混合抛物反射面/阵列天线系统的研究

5.4.1优化馈源阵列的激励系数改善波束扫描特性

5.4.2优化馈源阵列的激励系数实现某些形状的方向图赋形

第六章混合赋形反射面/阵列天线的研究

6.1单馈源赋形反射面天线的方向图分析

6.1.1具有超二次曲面口径的反射面

6.1.2用正交函数进行反射面表面展开

6.1.3单馈源偏置赋形反射面天线方向图的求解过程

6.1.4展开系数对反射面表面形状和辐射方向图的影响

6.2单馈源赋形反射面天线的方向图优化

6.2.1方形区域的方向图赋形

6.2.2巴西国土形状的方向图赋形

6.2.3中国国土形状的方向图赋形

6.3混合赋形反射面/阵列天线的方向图优化

6.3.1方形区域的方向图赋形

6.3.2中国国土形状的方向图赋形

第七章总结与展望

致谢

参考文献

硕士期间研究成果