§5.2 相控阵扫描原理 我们知道，如果口径天线的口径上的场相位呈线性率变化时，其波束指向 将会发生偏移。相控阵天线就是根据这个原理，用电子控制的方法改变阵列天 线中各单元的激励相位，使其为均匀递变(即线性率变化)使波束指向不断地发生 偏移而实现扫描的。 阵列天线的波束扫描可根据需要分为一维扫描阵列和二维扫描阵列。 ■ 一维扫描阵列：只在一个方向上(方位或俯仰)进行波束扫描的阵列； ■ 二维扫描阵列：可同时在方位和俯仰两个方向进行波束扫描的阵列。 5.2.1 一维相控扫描阵列 如图 5-1 表示一个等间距为 d 的 N 元阵列，阵列的每个单元与一个移相器 相连接，各单元移相器所引入的相位依次为0, ,2 ,3 , , ( 1)Nα α α α− 。利用这些移 相器改变α 值的大小，就可分别控制各单元的相位，以达到控制波束扫描的目 的。 图 5-1 一维相控扫描天线阵示意图 当然，一维相控扫描也可用平面阵来实现，此时图中的一个单元就表示一 排单元。因此，平面阵的一维相扫可简化为用一个直线阵列来分析。如上图所 示的直线阵，其远区辐射场为 1 0 ( , ) ( , ) ( ) jkr jkrN jnu n n e e E C f I e C f S r r θ ϕ − −− = = =∑ θ ϕ θ e (5.1) 式中， (5.2) 1 0 ( ) N jnu n n S Iθ − = = ∑ sin (sin sin )mu kd kdθ α θ= + = − θ sin /m kdθ α= − (5.3) 202

利用Matlab编制一个遗传算法或粒子群算法程序，并实现对间距为半波长均匀直线阵综合，指标如下： 阵元数：16元 副瓣电平：11dB 要求撰写设计报告，内容包括：所采用的算法基本原理，目标函数的设计，各个参数的设置，源代码，仿真结果（增益方向图），参考文献。

算法介绍 设想这样一个场景：一群鸟在随机搜索食物，在这个区域里只有一块食物。所有的鸟都不知道食物在那里。但是他们知道当前的位置离食物还有多远。那么找到食物的最优策略是什么呢。最简单有效的就是搜寻目前离食物最近的鸟的周围区域。PSO从这种模型中得到启示并用于解决优化问题。PSO中，每个优化问题的解都是搜索空间中的一只鸟。我们称之为"粒子"。所有的粒子都有一个由被优化的函数决定的适应值(fitnessvalue)，每个粒子还有一个速度决定他们飞翔的方向和距离。然后粒子们就追随当前的最优粒子在解空间中搜索。

构建直线阵列、圆阵列和平面阵列天线的数学模型并推导其阵因子表达式,借助Matlab对3种不同类型的阵列天线方向图进行仿真研究。对比阵元数、波长、阵元间距等参数对不同类型阵列天线方向图的影响,仿真结果表明:直线阵、平面阵的性能与阵元数、阵元间距呈正相关,与波长呈负相关;圆阵的性能与阵元数呈正相关,而与圆阵半径和波长的关系并不是线性的。

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针对传统的切比雪夫加权阵列仅局限于一维线阵，而很多应用如卫星天线、雷达天线等使用的都是二维平面阵列，本文首先推导了一维切比雪夫阵列权值的计算公式，并仿真验证其对旁瓣抑制的效果。接着重点提出了两种均匀面阵的切比雪夫权值计算方法，即二维切比雪夫多项式近似法和二维窗函数法，仿真验证了该方法的正确性和有效性。

主要是天线单元建模与辐射，设计流程，，，对于线天线,FEKO只要求建立线天线模型,几何建模和计设置都很简单,计算速度快,求解精度高,因此在各类线天线分析中都得到了成功的应用。

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