稀疏同心圆阵优化：降低旁瓣电平的锥型波束形成技术

"稀疏同心圆阵旁瓣电平优化设计" 在无线通信和雷达系统中，天线阵列的设计至关重要，特别是对于同心圆阵这种结构，它因其独特的优点，如结构紧凑、宽扫描范围和灵活的波束控制，被广泛应用。然而，传统的同心圆阵列往往面临阵元数量多、系统成本高以及旁瓣电平高的问题。为了解决这些问题，研究者们提出了稀疏同心圆阵的概念，通过减少阵元数量来降低成本并降低旁瓣电平。 尽管稀疏同心圆阵的旁瓣电平相较于满阵有所下降，但仍然不够理想。为实现更低的旁瓣电平，本文采取了一种锥型波束形成技术，结合模拟退火粒子群算法，对稀疏同心圆阵进行优化。该技术通过对阵列馈电电流的激励振幅进行调整，以降低旁瓣电平。在这个过程中，窗函数扮演了关键角色，它能够改善阻带特性，从而降低旁瓣。 具体而言，文章中提到了三种改进的窗函数：改进的三角窗、汉宁窗和布莱克曼窗。这三种窗函数分别应用到稀疏同心圆阵中，并通过仿真比较它们对旁瓣电平的影响。结果显示，采用布莱克曼窗的优化效果最佳，可以达到最小的最大旁瓣电平，其次是汉宁窗，而三角窗的效果最差。 锥型波束形成技术是通过在滤波器中实施波束形成，利用窗函数来改善旁瓣特性。在同心圆阵的背景下，需要对窗函数进行特殊设计，使其适应同心圆结构。文章中提到的改进窗函数正是针对这一需求进行的优化。 同心圆阵的数学模型也得到了详细的阐述。每个圆环上的阵元间距被设定为半波长，以避免过高的栅瓣和阵元间的互耦效应。通过计算每个圆环上的阵元数量，可以确保阵列的结构合理且满足实际应用需求。 阵列方向图是衡量天线性能的重要指标，同心圆阵的方向图函数取决于阵元的位置和激励。文章中给出了同心圆阵方向图的表达式，该表达式考虑了阵元在各个圆环上的分布和方位角。 这篇研究通过锥型波束形成技术和不同窗函数的应用，为降低稀疏同心圆阵的旁瓣电平提供了有效的解决方案。这一工作不仅有助于提高通信系统的性能，减少干扰，还可能为未来阵列天线设计提供新的思路。