風(fēng)驅(qū)動優(yōu)化的共享孔徑方向圖綜合

費(fèi) 曉，張貞凱，2，田雨波，劉新星

(1.江蘇科技大學(xué)電子信息學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212000; 2.中船重工第七二二研究所,武漢 430000)

0 引言

多功能陣列天線的設(shè)計一直是雷達(dá)、通信、電子戰(zhàn)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，共享孔徑則是實(shí)現(xiàn)陣列天線多功能應(yīng)用的有效方式之一[1]。共享孔徑天線能夠通過空分復(fù)用使兩個及以上的天線子陣列共同占據(jù)一個孔徑，同時每個子陣列能夠?qū)崿F(xiàn)不同的功能[2-4]。目前國內(nèi)外學(xué)者在共享孔徑天線方面已取得一些成果，文獻(xiàn)[5]針對均勻陣列天線激勵與方向圖的傅里葉關(guān)系，采用密度加權(quán)陣原理確定陣元位置，實(shí)現(xiàn)不同工作頻率下的子陣天線稀疏交錯優(yōu)化布陣。但基于FFT的波束形成的波束指向是等距的，不能靈活控制。文獻(xiàn)[6]利用差集和互補(bǔ)差集進(jìn)行交錯布陣，但目前的差集還比較少，只能對特定陣元進(jìn)行陣列優(yōu)化。本文針對不同頻率下子陣列陣元的設(shè)計分布，采用了一種新穎的優(yōu)化算法——風(fēng)驅(qū)動優(yōu)化[7](Wind Driven Optimization,WDO)布陣，在降低旁瓣電平的同時，實(shí)現(xiàn)共享孔徑陣列天線多波束指向的靈活控制。風(fēng)驅(qū)動的優(yōu)化過程模仿空氣質(zhì)點(diǎn)在大氣中的受力運(yùn)動情況。該算法可調(diào)參數(shù)少、尋優(yōu)效率高、全局搜索能力強(qiáng)，受到學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注，能應(yīng)用于各學(xué)科領(lǐng)域[8-9]。目前國內(nèi)對風(fēng)驅(qū)動算法的研究還很少，因此，本文首次將風(fēng)驅(qū)動算法運(yùn)用到共享孔徑方向圖優(yōu)化問題中。

1 風(fēng)驅(qū)動優(yōu)化(WDO)算法

WDO算法來源于空氣質(zhì)點(diǎn)受力運(yùn)動的簡化和模擬，在算法模型中將空氣質(zhì)點(diǎn)的受力運(yùn)動情況應(yīng)用牛頓第二定律并結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程，推導(dǎo)出WDO算法速度和位置的更新方程。……