摘要
本文提出了一种基于最优控制的新型波束成形框架，用于相控天线阵列，旨在满足先进的无线通信和雷达应用需求，包括5G系统。与传统波束成形技术，如基于傅里叶的方法和自适应算法（例如LMS和RLS）不同，该方法将波束合成问题转化为离散时间最优控制问题。该天线阵列通过状态空间模型进行描述，并引入二次成本函数，以同时最小化与理想辐射模式的偏差以及激励功率。通过求解离散时间代数Riccati方程，利用线性二次调节器（LQR）框架得出最优激励权重。这种建模方式能够在旁瓣抑制、主瓣精度和能效之间实现有效平衡。仿真结果表明，与传统方法相比，所提方法能够形成更集中的主波束，显著降低旁瓣水平，并提升方向性。此外，该框架具备良好的鲁棒性和计算效率，非常适合未来在FPGA和嵌入式系统中的应用。总体而言，这种基于最优控制的波束成形方法为5G、超越5G（B5G）及雷达应用中的下一代天线系统提供了一种灵活、可靠且高效解决方案。
