稀疏共形阵列天线方向图综合

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稀疏共形阵列天线方向图综合

摘要:提出一种基于多任务学习的共形阵列天线稀疏优化方法.该方法在考虑单元方向图的全局旋转变换和单元极化状态差异的情况下,建立了共形阵列天线导向矢量模型,结合多任务学习框架,以均匀分布共形阵列天线同一平面上阵元的方向图作为目标任务进行学习,通过稀疏向量支撑区的识别,将欠定的阵列流形矩阵方程转换为超定的特征矩阵方程进行求解,在实现阵列方向图逼近的前提下,建立了共形阵列天线阵元激励与位置联合稀疏优化的多任务学习模型.通过分块坐标下降法对稀布共形阵列天线多任务学习模型进行求解,实现了共形阵列天线的稀疏优化布阵.理论分析与实验仿真证明,该方法能有效减少共形阵的单元数量,简化共形阵列天线结构,获得与均匀分布的共形阵列天线性能一致的天线方向图,解决了稀疏共形阵列天线方向图综合优化设计难题.
" g! X0 M! H9 z关键词:共形阵;稀疏布阵;多任务学习;方向图综合
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+ r( G7 z2 u' W" F: ?1引言
随着电磁分析理论,特别是高频绕射理论和曲面载体辐射单元电磁建模及其全波分析方法的深入研究,数字计算能力和天线单元、单片微波集成电路设计制造技术的迅猛发展,以及共形阵列天线在星载、机载、舰载和弹载雷达、航空航天飞行器、临近空间飞行器以及移动通信、声呐等许多重要领域需求的不断提升,共形阵列天线获得了人们的广泛关注.相对于线阵和面阵,共形阵列天线能够和载体平台相融合,不会带来额外负担,避免了外界环境带来的空气阻力对空气动力学造成的影响,且共形阵列天线在被敌方雷达发射机发射的微波照射时不会产生后向散射,易于隐身.共形阵列天线能够在使用全向波束、多波束,或者可调窄波束时实现360°覆盖范围.但是,由于载体曲率的变化，单元指向和极化状态的差异,共形阵列天线方向图不再满足阵因子和单元方向图的乘法定理,常用于对线阵和面阵稀疏优化布阵的成熟、经典的方法(如差集方
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