基于正二十面体的球面阵建模与旁瓣控制策略

"本文主要探讨了共形球面阵建模和旁瓣控制技术，提出了一种基于正二十面体球面三角剖分法的新建模方法，利用遗传算法优化了阵元分布，以降低旁瓣电平并实现近似的球面对称分布。通过这种方法，球面阵列能够更好地保持波束的稳定性和增益特性，适用于需要高方向性和多波束覆盖的场景。文中以半球面为例，讨论了阵元的坐标系统和最小间距限制，并列举了正二十面体顶点在球面上的坐标。" 在无线通信和雷达系统中，球面阵列因其独特的性能优势，如强方向性、高增益和灵活的波束扫描能力，被广泛应用。传统阵列建模方法可能无法保证波束扫描的稳定性，特别是在波束偏离阵面法向时，阵列性能可能会下降。为此，文章提出了一个创新的建模策略，即基于正二十面体的球面三角剖分法。这种方法利用球面几何特性，使得阵元在球面上的分布更加紧凑且接近球对称，有助于改善波束扫描的性能。 具体来说，文章首先介绍了如何通过正二十面体的顶点坐标来确定球面上阵元的位置，以此构建阵列。然后，为了优化阵元的分布以降低旁瓣电平，作者引入了遗传算法。遗传算法是一种全局优化技术，它通过模拟自然选择和遗传过程来寻找最优解。在这里，阵元的位置标识向量作为遗传算法的个体元素，通过调整孔径大小、阵元数量和最小间隔，实现了在固定约束下的稀疏优化，从而降低了旁瓣电平，提高了主瓣的纯净度。 在仿真结果中，新模型显示出了较好的性能，阵元近似球对称分布，且旁瓣性能得到有效优化。这种优化对于保持球面阵列的高增益和波束稳定性至关重要，尤其在需要全方位覆盖和多波束同时工作的应用中，如卫星通信、雷达探测和无线网络覆盖等领域。 这篇研究论文提供了一种新的球面阵列建模方法，通过结合数学几何和优化算法，解决了传统建模方法的局限性，为实现高性能、低旁瓣的球面阵列设计提供了理论基础和技术支持。未来的研究可以进一步探索这种方法在更多复杂环境和更大规模阵列中的应用，以及优化算法的改进，以实现更高效、更精确的球面阵列设计。