基于投影矩陣法的陣列天線波束形成方法

劉肖萌 高文軍 鄧云凱 王 樂② 焦軍軍

①(中國科學院電子學研究所航天微波遙感系統部 北京 100190)

②(中國科學院研究生院 北京 100049)

1 引言

現代通信、廣播和雷達系統要求天線具有波束掃描或波束重構能力，實時實現方向圖賦形的要求，滿足通信分集、優化信息交換和擴展雷達系統功能的需求。通過調整陣列天線單元的激勵系數來實現天線的特定輻射方向圖。目前常用方法有泰勒綜合法等[1]，共軛匹配法[2]，最小二乘法，投影矩陣法[3]，遺傳算法[4]，粒子群算法[5]等。其中泰勒綜合法只能優化幅度激勵系數。共軛匹配法和最小二乘法只能優化復數激勵系數，不能添加僅相位或僅幅度控制約束。遺傳算法是一種進化算法，粒子群算法與其類似，都需要建立種群，根據一定的策略迭代尋優，但是由于種群的規模與自變量個數近似成正比，所以自變量個數不能過大。對于陣列天線的激勵系數優化問題，自變量個數的限制約束了陣列中單元的個數，若陣列規模較大(由成百上千個單元組成)，則使用遺傳算法或粒子群算法優化激勵系數的計算時間代價較大。而投影矩陣法具有快速、高效的特點，對陣列規模并沒有限制，可以方便地實現多約束條件，不要求各單元具有相同輻射方向圖，適用于一般性陣列天線的波束綜合。

投影矩陣法是一種線性代數方法，對于由線性方程表示的系統，可以得到最優解。這種方法已經被應用于信號處理領域和其它的工程領域[6]。……