ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2022, № 5 · РАДИОТЕХНИКА

Синтез разреженной линейной антенной решетки с сохранением ширины главного лепестка и минимальным пиковым уровнем боковых лепестков при помощи генетического алгоритма

А.С. Карасев1, М.А. Степанов1

1 Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2022.5.5 УДК 621.396.67.012.12 EDN TNFTYO

Аннотация

В данной работе описан генетический алгоритм, использующийся в качестве инструмента для синтеза разреженных антенных решеток. Алгоритм позволяет синтезировать разреженные линейные антенные решетки с низким пиковым уровнем боковых лепестков и сохранением ширины главного лепестка полной антенной решетки. Вводится система типов разрежения, основанная на результатах синтеза известных подходов к разрежению антенных решеток. На основании максимально достижимого уровня боковых лепестков определяется оптимальный тип разрежения. Рассмотрены зависимости основных параметров диаграммы направленности антенных решеток с различными амплитудными распределениями от коэффициента разрежения.

  • линейная антенная решетка
  • разреженная антенная решетка
  • генетический алгоритм
  • тип разрежения
  • коэффициент разрежения
Abstract (in English)

Thinned linear antenna array synthesis using genetic algorithm while maintaining the initial half-power beamwidth and low peak sidelobe level

This paper proposes a genetic algorithm as an instrument for antenna array thinning. The algorithm with a deliberately chosen fitness function allows synthesizing thinned linear antenna arrays with low sidelobe level while maintaining the half-power beamwidth of a full linear array. Based on results from existing papers in this field and known approaches to antenna array thinning, a classification of thinning types is introduced. The optimal thinning type for a linear thinned antenna array is determined on the basis of a maximum attainable sidelobe level. The variation of main direction pattern characteristics, such as peak sidelobe level and half-power beamwidth, with respect to a thinning coefficient, are discussed for a number of amplitude tapers.

Для цитирования

Карасев А.С., Степанов М.А. Синтез разреженной линейной антенной решетки с сохранением ширины главного лепестка и минимальным пиковым уровнем боковых лепестков при помощи генетического алгоритма // Журнал радиоэлектроники. – 2022. – № 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.5.5

Литература

  1. Skolnik M., Sherman J., Ogg F. Statistically designed density-tapered arrays. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1964. V.12. №4. P.408-417. https://doi.org/10.1109/TAP.1964.1138239
  2. Lo Y. A mathematical theory of antenna arrays with randomly spaced elements. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1964. V.12. №3. P.257-268. https://doi.org/10.1109/TAP.1964.1138220
  3. Lo Y., Lee S. A study of space tapered arrays. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1966. V.14. №1. P.22-30. https://doi.org/10.1109/TAP.1966.1138612
  4. Haupt R.L. Thinned arrays using genetic algorithms. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1994. V.42. №7. P.993-999. https://doi.org/10.1109/8.299602
  5. Jijenth M., Suman K.K., Gangwar V.S., Singh A.K., Singh S.P. A novel technique based on modified genetic algorithm for the synthesis of thinned planar antenna array with low peak side lobe level over desired scan volume. 2017 IEEE MTT-S International Microwave and RF Conference (IMaRC). 2017. P.251-254. https://doi.org/10.1109/IMaRC.2017.8611242
  6. Ha B.V., Mussetta M., Pirinoli P., Zich R.E. Modified Compact Genetic Algorithm for Thinned Array Synthesis. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2016. V.15. P.1105-1108. https://doi.org/10.1109/LAWP.2015.2494839
  7. Dong Liu, Quanyuan Feng, Wei-Bo Wang. Discrete Optimization Problems of Linear Array Synthesis by Using Real Number Particle Swarm Optimization. Progress In Electromagnetics Research. 2013. V.133. P.407-424. https://doi.org/10.2528/PIER12080804
  8. Gangwar V.S., Singh A.K., Thomas E., Singh S.P. Side lobe level suppression in a thinned linear antenna array using particle swarm optimization. 2015 International Conference on Applied and Theoretical Computing and Communication Technology (iCATccT). 2015. P.787-790. https://doi.org/10.1109/ICATCCT.2015.7456989
  9. Song-Han Yang, Jean-Fu Kiang. Two-Dimensional Pattern Synthesis of Stacked Concentric Circular Antenna Arrays Using Bee Colony Algorithms. Progress In Electromagnetics Research B. 2013. V.55. P.151-168. https://doi.org/10.2528/PIERB13072406
  10. Basu B., Mahanti G.K. Artificial Bees Colony Optimization for Synthesis of Thinned Mutually Coupled Linear Array Using Inverse Fast Fourier Transform. 2011 International Conference on Devices and Communications (ICDeCom). 2011. P.1-5. https://doi.org/10.1109/ICDECOM.2011.5738513
  11. Quevedo-Teruel O., Rajo-Iglesias E. Ant Colony Optimization in Thinned Array Synthesis With Minimum Sidelobe Level. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2006. V.5. P.349-352. https://doi.org/10.1109/LAWP.2006.880693
  12. Pradipta Ghosh, Swagatam Das. Synthesis of Thinned Planar Concentric Circular Antenna Arrays - a Differential Evolutionary Approach. Progress In Electromagnetics Research B. 2011. V.29. P.63-82. https://doi.org/10.2528/PIERB11020204
  13. Keizer W.P.M.N. Amplitude-Only Low Sidelobe Synthesis for Large Thinned Circular Array Antennas. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2012. V.60. №2. P.1157-1161. https://doi.org/10.1109/TAP.2011.2173119
  14. Rocca P., Anselmi N., Oliveri G., Polo A., Massa A. Antenna Array Thinning Through Quantum Fourier Transform. IEEE Access. 2021. V.9. P.124313-124323. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3109938
  15. Simon D. Evolutionary Optimization Algorithms. NJ, Wiley-Blackwell. 2013. 742 p.
  16. Гладков Л.А., Курейчик В.В., Курейчик В.М. Генетические алгоритмы: Учебное пособие. Ростов-на-Дону, ООО "Ростиздат". 2004. 400 с.
  17. Engelbrecht A.P.Computational intelligence: An introduction. John Wiley and Sons. 2007. 640 p.