Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Kết hợp biến đổi Fourier nhanh và thuật toán tiến hóa vi phân tự thích ứng cho việc tổng hợp anten mảng hình chữ nhật tái cấu trúc chỉ dựa trên pha
Tóm tắt
Các mảng anten tái cấu trúc thường có khả năng phát ra nhiều dạng sóng bằng cách thay đổi pha kích thích của các yếu tố trong mảng. Trong bài báo này, một phương pháp hiệu quả dựa trên biến đổi Fourier nhanh (FFT) được đề xuất để tạo ra hai dạng phát sóng từ một mảng phẳng hình chữ nhật duy nhất bằng cách điều chỉnh các pha kích thích của các yếu tố trong mảng trong khi giữ chung biên độ. Các biên độ chung được chia sẻ bởi cả hai dạng sóng và các pha giữ vai trò chuyển đổi giữa hai dạng khi được cập nhật qua pha không trong số các yếu tố được tính toán bằng cách sử dụng thuật toán Tiến hóa Vi phân Tự thích ứng (SaDE). Hai cặp chùm tia khác nhau là chùm tia bút chì/bút chì và bút chì/đầu phẳng được tạo ra từ mảng được đề xuất trong khi vẫn duy trì các thông số thiết kế chính xác. Phương pháp được đề xuất giảm đáng kể thời gian tính toán so với phương pháp thông thường để tính toán các dạng chùm tia. Tỷ lệ khoảng động của các biên độ kích thích được giữ dưới một mức ngưỡng để giảm độ phức tạp thiết kế của các bộ suy giảm ở cấp độ mạng cấp nguồn và để tối thiểu hóa hiệu ứng của sự liên kết lẫn nhau giữa các yếu tố trong mảng. Để minh họa hiệu quả của SaDE, các hàm thích ứng liên quan đến hai cặp chùm tia được tối thiểu hóa riêng biệt bằng cách sử dụng thuật toán Tiến hóa Vi phân (DE) và thuật toán Tối ưu hóa Tối ưu Đám mây Hạt (PSO). Kết quả cho thấy rõ ràng sự ưu việt của SaDE so với DE và PSO trong việc xử lý bài toán được đề xuất.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Bucci OM, Mazzarella G, Panariello G (1991) Reconfigurable arrays by phase-only control. IEEE Trans Antennas Propag 39(7):919–925
Diaz X, Rodriguez JA, Ares F, Moreno E (2000) Design of phase-differentiated multiple-pattern antenna arrays. Microw Opt Technol Lett 26:52–53
Durr M, Trastoy A, Ares F (2000) Multiple-pattern linear antenna arrays with single prefixed amplitude distributions: modified Woodward–Lawson synthesis. Electron Lett 36(16):1345–1346
Trastoy A, Rahmat-Samii Y, Ares F, Moreno E (2004) Two-pattern linear array antenna: synthesis and analysis of tolerance. IEE Proc Microw Antennas Propag 151(2):127–130
Bregains J, Trastoy A, Ares F, Moreno E (2002) Synthesis of multiple-pattern planar antenna arrays with single prefixed or jointly optimised amplitude distributions. Microw Opt Technol Lett 32(1):74–78
Gies D, Rahmat-samii Y (2003) Particle swarm optimization for reconfigurable phase-differentiated array design. Microw Opt Technol Lett 38:168–175
Mahanti GK, Chakraborty A, Das S (2006) Design of phase-differentiated reconfigurable array antennas with minimum dynamic range ratio. IEEE Antennas Wirel Propag Lett 5:262–264
Mahanti GK, Chakraborty A, Das S (2007) Design of fully digital controlled reconfigurable array antennas with fixed dynamic range ratio. J Electromagn Waves Appl MIT USA 21(1):97–106
Vaitheeswaran SM (2008) Dual beam synthesis using element position perturbations and the G3-GA algorithm. Prog Electromagn Res 87:43–61
Chatterjee A, Mahanti GK, Mahapatra PRS (2011) Design of fully digital controlled reconfigurable dual-beam concentric ring array antenna using gravitational search algorithm. Progress Electromagn Res C 18:59–72
A Chatterjee, GK Mahanti, PRS Mahapatra (2011) “Design of phase-differentiated dual-beam concentric ring array antenna using differential evolution algorithm,” Proc. Int. Conf. on Communications and Signal Processing (ICCSP), 2011, pp. 280–283
A Chatterjee, GK Mahanti, PRS Mahapatra (2011) “Generation of phase-only pencil-beam-pair from concentric ring array antenna using gravitational search algorithm,” Proc. Int. Conf. on Communications and Signal Processing (ICCSP), pp. 384–388
Li X, Yin M (2011) Design of a reconfigurable antenna array with discrete phase shifters using differential evolution algorithm. Progress Electromagn Res B 31:29–43
Chatterjee A, Mahanti GK, Chatterjee A (2012) Design of a fully digital controlled reconfigurable switched beam concentric ring array antenna using firefly and particle swarm optimization algorithm. Progress Electromagn Res B 36:113–131
R. S. Elliott (2003) Antenna theory and design, revised edition, John Wiley & Sons, Inc, New York, NY
Mailloux RJ (2005) Phased array antenna handbook, 2nd ed. Artech House, Boston
Randy L. Haupt (2010) Antenna arrays: a computational approach, Wiley IEEE Press, New York, NY
Chen Y, Yang S, Nie Z (2008) Synthesis of satellite footprint patterns from time-modulated planar arrays with very low dynamic range ratios. Int J Numer Model 21:493–506
Kopilovich LE (2008) Square array antennas based on Hadamard difference sets. IEEE Trans Antennas Propag 56(1):263–266
Donelli M, Martini A, Massa A (2009) A hybrid approach based on PSO and Hadamard difference sets for the synthesis of square thinned arrays. IEEE Trans Antennas Propag 57(8):2491–2495
Zhou H-J, Sun B-H, Li J-F, Liu Q-Z (2009) Efficient optimization and realization of a shaped-beam planar array for very large array application. Prog Electromagn Res 89:1–10
Lanza Diego M, Perez Lopez JR, Basterrechea J (2009) Synthesis of planar arrays using a modified particle swarm optimization algorithm by introducing a selection operator and elitism. Prog Electromagn Res 93:145–160
Zhang L, Jiao Y-C, Weng Z-B, Zhang F-S (2010) Design of planar thinned arrays using a Boolean differential evolution algorithm. IET Microw Antennas Propag 4:2172–2178
Siew Eng N, Wee S, Zhu Liang Y, Huawei C (2010) Beam pattern synthesis for linear and planar arrays with antenna selection by convex optimization. IEEE Trans Antennas Propag 58(12):3923–3930
Petko JS, Werner DH (2011) Pareto optimization of thinned planar arrays with elliptical mainbeams and low sidelobe levels. IEEE Trans Antennas Propag 59(4):1748–1751
Oliveri G, Caramanica F, Fontanari C, Massa A (2011) Rectangular thinned arrays based on McFarland difference sets. IEEE Trans Antennas Propag 59(5):1546–1552
Keizer W (2009) Large planar array thinning using iterative FFT techniques. IEEE Trans Antennas Propag 57(10):3359–3362
Azevedo JAR (2011) Synthesis of planar arrays with elements in concentric rings. IEEE Trans Antennas Propag 59(3):839–845
Storn R, Price KV (1997) Differential evolution—a simple and efficient heuristic for global optimization over continuous spaces. J Glob Optim 11:341–359
Price K, Storn R, Lampinen J (2005) Differential evolution—a practical approach to global optimization. Springer-Verlag, Berlin, Germany
Qin AK, Suganthan PN (2005) Self-adaptive differential evolution algorithm for numerical optimization. Proc. IEEE Congr. Evolut. Comput, Edinburgh, Scotland, Sep, pp 1785–1791
Qin AK, Huang VL, Suganthan PN (2009) Differential evolution algorithm with strategy adaptation for global numerical optimization. Evol Comput IEEE Trans On 13(2):398–417
Das S, Abraham A, Chakraborty UK, Konar A (2009) Differential evolution using a neighborhood-based mutation operator. IEEE Trans Evol Comput 13(3):526–553
Jing-Li G, Jian-Ying L (2009) Pattern synthesis of conformal array antenna in the presence of platform using differential evolution algorithm. IEEE Trans Antennas Propag 57(9):2615–2621
Goudos SK, Siakavara K, Samaras T, Vafiadis EE, Sahalos JN (2011) "Sparse linear array synthesis with multiple constraints using differential evolution with strategy adaptation. Antennas Wirel Propag Lett IEEE 10, No.:670–673
Gong W, Cai Z, Ling CX, Li H (2011) Enhanced differential evolution with adaptive strategies for numerical optimization. IEEE Trans Syst Man Cybern Part B Cybern 41(2):397–413
Kennedy J, Eberhart R (1995) Particle swarm optimization. Proc IEEE Int Conf Neural Networks 4:1942–1948
Clerc M, Kennedy J (2002) The particle swarm—explosion, stability and convergence in a multidimensional complex space. IEEE Trans Evol Comput 6(1):58–73
Chatterjee A, Mahanti GK, Pathak NN (2010) Comparative performance of gravitational search algorithm and modified particle swarm optimization algorithm for synthesis of thinned scanned concentric ring array antenna. Prog Electromagn Res B 25:331–348