إعادة تشكيل مصفوفة الهوائيات متعددة الأنماط مع أوزان الإثارة المشتركة باستخدام الخوارزمية الجينية

الباحث

دعاء الياس كريم علي الجاف

المشرف

جعفر رمضان محمد

الجامعة

جامعة الموصل

الكلية / القسم

كلية الهندسة / الهندسة الكهربائية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

إنجليزي

الكلمات المفتاحية

Antenna arrays ; Pattern reconfiguration ; Genetic algorithms ; Common excitation weights

تقدم هذه الأطروحة Lagi جديدًا لإعادة تكوين أنماط المصفوفات لمصفوفات الهوائيات المتعددة بأوزان الإثارة الشائعة باستخدام الخوارزمية الجينية المثلى(685) . تعتمد الطرق المقترحة على تغيير طور وسعة كل عنصر هوائي فردي لإنتاج مخطط الإشعاع المناسب. GA هي تقنية تحسين قوية مستوحاة من عملية التطور الطبيعية ، والتي يمكن استخدامها للبحث عن المجموعة المثلى لأوزان الهوائي. يتم تقييم الطرق المقترحة من خلال المحاكاة العددية، وتظهر النتائج فعاليته في إعادة تشكيل أنماط المصفوفات المتعددة للهوائيات. تُظهر عمليات المحاكاة أن الأساليب قادرة على تحقيق مخططات الإشعاع المطلوبة بدقة عالية مع تقليل مستويات الفصوص الجانبية والحفاظ على مستويات منخفضة من الاستقطاب المتقاطع. تقترح هذه الأطروحة طرقًا لإعادة تشكيل صفيف هوائي خطي واحدء بين شعاع Taylor-Pencil وأنماط الحزمة المسطحة Flattop باستخدام اتساعات إثارة عنصر مشترك جزئيًا. يتم طرح استراتيجيتين لاختيار العناصر المشتركة بين النموذجين مع الحفاظ على الالتزام بالقيود المناسبة. تستخدم الإستراتيجية الأولى العناصر المركزية للمصفوفة كعناصر مشتركة ، بينما تستخدم الإستراتيجية الثانية العناصر الجانبية. تُظهر نتائج المحاكاة أن نهج العناصر المشتركة المركزية يتفوق على نهج العناصر الجانبية ، حيث تميل أنماط تايلور والقمة المسطحة المقابلة إلى الحصول على سعة إثارة متشابهة وأقصى حد في مركز الصفيف. بالمقارنة مع طرق تجميع أنماط المصفوفة التقليدية باستخدام صفيفات إثارة العناصر القابلة للفصل Vales ، تتطلب الطرق المقترحة فقط مصفوفة خطية واحدة مع عدد من إثارة العناصر الشائعة ، وبالتالي تقدم مزايا من حيث الهيكل البسيط والحجم الصغير والتكلفة المنخفضة. توضح عمليات المحاكاة أن المصفوفة المقترحة، من خلال استخدام العناصر المشتركة Ay IS yall تقترب بكفاءة من Bole} التشكيل بين تايلور والحزم المسطحة من خلال تعديل YE فقط من إجمالي f+ عنصرًا من الصفيفء مع جميع مستويات الفص الجانبي لكلا النموذجين أقل من Vee ديسيبل. تقترح هذه الأطروحة طريقتان تحسين تعتمد على الخوارزمية الجينية ، لتحقيق مستويات dil من sidelobe levels ، يمكن اختيار سعة الإثارة المشتركة المحددة مسبقًا بناءً على Gaussian taper توضح نتائج المحاكاة أن الطرق المقترحة يمكن أن تولد بكفاءة وتعيد التكوين بين أنماط sum ، و flat-top < و cosecant-squared ، و difference patterns ، مع مراعاة أقنعة القيد المحددة مسبمًا. لتقييم فعالية الطرق المقترحة ، تم قياس ومقارنة المقاييس العددية المختلفة ، La في ذلك ،average sidelobe ، directivity s و ‘taper efficiency و peak sidelobe levels ،beam ripple . تركز هذه الأطروحة أيضًا على تصميم شبكة إثارة فعالة لمصفوفة خطية يمكنها إنشاء نمط مصفوفة مرغوب فيه Eli على متطلبات محددة يحددها المستخدم. dale يتم استخدام شبكة الإثارة المنتظمة لتغذية عناصر الصفيف المنتظمة، مع إثارة )١( phases amplitude و )+(، على التوالي. لاختبار فعالية مقسمات الطاقة المقترحة، تم إنشاء شبكات تغذية متساوية وغير متساوية وتم اختيارها لبناء مجموعة خطية بحجم ( 5 ١ X ) و( (YX A باستخدام برنامج Finite Integration Technique (FIT) حل تقنية التكامل المحدود في برنامج Computer Simulation Technology (CST) 2021 في تقنية محاكاة الحاسوب. في جميع التصميمات، تم تقييم توزيعات الشدة الاثارة فقط باستخدام التحكم في الشدة، مع زاوية اثارة تساوي )+(

This thesis presents a proposed approach for reconfiguring the array patterns of multiple antenna arrays with common excitation weights using optimization genetic algorithms (GA). The proposed methods are based on changing each individual antenna element's phase and amplitude to produce the appropriate radiation pattern. The GA is a powerful optimization technique inspired by the natural process of evolution, which can be used for searching the optimal set of antenna weights. The proposed methods are evaluated through numerical simulations, and the results demonstrate its effectiveness in reconfiguring the array patterns of multiple antenna arrays. The simulations show that the methods are capable of achieving the desired radiation patterns with high accuracy while minimizing the side lobe levels and maintaining low cross-polarization levels. This thesis proposes methods for reconfiguring a single linear antenna array between Taylor-pencil beam and flat-top beam patterns using partially common element excitation amplitudes. Two strategies for selecting the elements that are shared between the two patterns while maintaining adherence to the appropriate limitations are put forward. The first method uses the central elements of the array as the common elements, while the second method uses the side elements. Simulation results show that the central common elements approach outperforms the side elements approach, as the corresponding Taylor and flat-top patterns tend to have similar and maximum excitation amplitudes at the array center. Compared to traditional array pattern synthesis methods using completely separable element excitations arrays, the proposed methods solely require a single linear array with a number of common element excitations, thus offering advantages in terms of simple structure, compact size, and low cost. The simulations demonstrate that the suggested array, by utilizing the central common elements, efficiently approach reconfigures between Taylor and flat-top beams by modifying just 24 out of 40 total array elements, with all sidelobe levels of both patterns below −20dB. This thesis proposes optimization methods based on genetic algorithms, To achieve lower sidelobe levels, pre-specified common excitation amplitudes can be chosen based on the Gaussian taper. Simulation results demonstrate that the proposed methods can efficiently generate and reconfigure between sum, flat-top, cosecant-squared, and difference patterns, subject to pre-specified constraint masks. To evaluate the effectiveness of the proposed methods, various numerical metrics including directivity, average sidelobe, taper efficiency, beam ripple, and peak sidelobe level have been measured and compared. This thesis further focuses on designing an efficient excitation network for a linear array that can generate a desired array pattern based on specific user-defined requirements. Typically, a regular corporate excitation network is used to feed the uniform array elements, with amplitude and phase excitations of 1 and 0, respectively.To test the effectiveness of the proposed power splitters, equal and unequal exciting networks were generated and selected for building a 4x1 and 8x1 linear array using the Finite Integration Technique (FIT) solver in Computer Simulation Technology (CST) 2021. In all designs, only the amplitude distributions of the array elements were evaluated using amplitude-only control, with a phase of 0.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب