程钰间

个人信息Personal Information

教授 博士生导师

性别:男

毕业院校:东南大学

学历:博士研究生毕业

学位:工学博士学位

在职信息:在职人员

所在单位:电子科学与工程学院

办公地点:四号科研楼A区

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科研动态

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团队有关一种用于设计波束扫描反射面天线子阵化馈源阵的基于字典的激励匹配凸优化模型研究成果在IEEE AWPL期刊上发表

发布时间:2023-12-26   点击次数:

论文名称为“Dictionary-Based Excitation Matching Convex Optimization Model for Designing Subarrayed Feed Array of Beam-Scanning Reflector Antenna”。采用相控阵作为反射面馈源,可实现高增益波束的快速扫描。这种阵馈反射面天线的波束扫描基于偏焦效应,波束扫描角度越大,偏焦距离越远,因而所需馈源阵规模越大,导致成本越高、结构越复杂。有三种相控阵架构可以显著降低成本和结构复杂度,分别为稀疏阵、稀布阵和子阵化相控阵。相比于采用稀疏阵和稀布阵作为反射面馈源,采用子阵化相控阵馈源可以更均匀地照射反射面,从而取得更高的反射面增益。然而,现有子阵布局设计方法仅考虑了直接辐射的子阵化相控阵的拓扑设计。由于子阵化相控阵馈源通过反射面的反射间接辐射,因而与直接辐射的子阵化相控阵的辐射模型本质不同。反射面的非线性作用使得现有子阵布局设计方法不再适用。考虑到反射面天线的经典共轭场匹配法给出的最高增益参考激励包含了反射面非线性作用信息,本工作提出基于参考激励建立激励匹配优化模型来设计子阵布局。一般来说,激励匹配误差越小,子阵化带来的增益损失越小。因此,可以通过最小化扫描范围内所有扫描角度的激励匹配误差,来得到具有最小增益损失的子阵布局。为了降低激励匹配优化模型的求解复杂度,本工作还提出通过预处理每个子阵产生的激励匹配误差和利用拓扑对称性来降低模型的约束维数和求解空间。数值仿真结果充分展示了所提模型的有效性,以及所设计的子阵化馈源阵相对于其他形式馈源阵的优势。工作主要完成人:牟伦位、程钰间。


论文链接:https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=10236592


Abstract—To reduce the required transmit/receive modules of array-fed beam-scanning reflector antenna, a dictionary-based excitation matching convex optimization model for designing the subarrayed feed array of the reflector is proposed. To maintain high gain during beam scanning, the excitation matching corresponding to a large number of scanning angles need to be considered simultaneously, making the model very complicated and almost impossible to solve. To reduce the model’s complexity, both its constraints dimensions and solution space are reduced by pre-processing the excitation matching error contributed by each selected subarray and taking advantage of topological symmetry. Simulation results are reported to show the effectiveness of the proposed model and the advantages of the designed subarrayed feed array in comparison with other forms of feed array.

Index Terms—Array-fed reflector antenna, beam scanning, convex optimization, excitation matching, subarrayed feed array.