基于非参数化窗函数的多约束波束形成综合与最小阵列元素优化方法

《Computation》：Optimal Non-Parametric Window-Based Linear-Phase Weighting in Uniform Linear Array Beamforming

　　

摘要

本文通过将波束形成综合表述为一个多目标、多变量优化问题，在满足半功率波束宽度、旁瓣电平和无用方向辐射衰减约束的同时，最小化阵列元素数量。通过统一归一化波束宽度和旁瓣指标，该问题被转化为加权单目标公式。研究了12种非参数化窗函数——仅由阵列长度参数化。为识别最优窗函数和最小阵列尺寸，开发了两种优化算法。虽然两者都保证相同的全球最优解，但第二种算法通过渐进式搜索空间修剪显著降低了计算复杂性。严格的复杂性分析将这些效率提升进行了形式化。跨越五个不同约束场景的仿真表明，该框架能够可靠地识别最优窗函数和最小可行元素数量，同时满足所有辐射要求。