基于旋转的合成同心环阵列的几何优化与天线设计：实现宽角度扫描功能

《IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters》：Geometry Optimization and Antenna Design for Rotation-based Synthetic Concentric Ring Arrays with Wide-Angle Scanning

旋转对称合成环天线（SCRA）通过旋转线性宽束阵列形成虚拟孔径，实现±70°大角度扫描，并采用两路开关配对减少射频通道数量。研究提出基于约束两存档进化算法（CTAEA）的联合优化方法，有效控制旁瓣电平、方向性和波束宽度，5.71GHz宽波束贴片天线设计确保合成单元稳定。仿真与实测验证了CTAEA在严格约束下的收敛性和优越性。

　　

摘要：

本文提出了一种基于旋转的合成同心环阵列（SCRA），用于实现低成本的宽角度扫描。通过旋转线性宽波束阵列，SCRA能够形成虚拟孔径样点，从而支持大角度覆盖。一种双向开关配对方案将所需的射频（RF）通道数量减半；同时，一种受限的双档案进化算法（CTAEA）能够在±70°的范围内共同优化峰值旁瓣水平、方向性和半功率波束宽度。该阵列采用一款紧凑型5.71 GHz宽波束贴片天线，其在E/H平面上的波束宽度为±73° ± 70°，这使得合成过程中元件图案能够保持稳定。仿真和实测结果表明，CTAEA在严格约束条件下仍能实现快速收敛，并且在旁瓣抑制和波束成形效率方面优于传统的CRAs以及密集射频馈电方案。