机械设计与制造杂志社

2026, No.428(10) 206-211

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抗干扰阵列天线稀疏化设计的拓扑优化方法
Topology Optimization Method of Thinned Anti-Interference Array Antennas

王奇,韩尚群

摘要(Abstract):

阵列天线作为运载装备雷达系统中的核心组成部分,对其结构轻量化以及电磁辐射性能的要求越来越高。阵列天线的稀疏化可以在均匀满阵式阵列天线基础上合理去掉某些天线单元以实现减重设计,并通过设计各个天线单元的电控参数来合成满足要求的电磁辐射性能。另外,在阵列天线波束方向图指定区域增加零陷可以降低来自该方向上的电磁波干扰。上述抗干扰阵列天线稀疏化设计问题需要同时进行布局设计和电控参数设计,是同时包含离散变量和连续变量的含混合类型变量的优化问题,其优化问题的表征和求解困难。为了有效地求解此问题,提出一种基于拓扑优化的抗干扰阵列天线稀疏化优化方法。通过构建合理的求解模型,将抗干扰阵列天线稀疏化设计问题表征为拓扑优化问题进行求解,并构建合适的约束函数以精确控制零陷的深度。引入凝聚函数使得目标函数光滑化,解析推导了目标函数关于各设计变量的灵敏度信息。数值算例结果表明,所提方法对于多个区域零陷和宽区域零陷阵列天线稀疏化设计问题均优化得到了低的旁瓣电平值,并且旁瓣区域能量分布均匀,验证了该方法的有效性。

关键词(KeyWords): 拓扑优化;阵列天线;稀疏化设计;零陷;旁瓣电平;优化方法

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(12172076);; 中央高校基本科研业务费专项资金(DUT22LAB122)

作者(Author): 王奇,韩尚群

DOI: 10.19356/j.cnki.1001-3997.20260404.001

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