摘要: 各种现代无线电子系统对相控阵天线提出的高增益、宽频带、空域覆盖等与日俱增的技术挑战，推动着相控阵天线向大规模、超宽带、宽角扫描等方向发展。与此同时，实际工程应用中对于硬件系统复杂度、散热困难、造价成本等问题更为关注，而稀疏阵列技术... 展开 各种现代无线电子系统对相控阵天线提出的高增益、宽频带、空域覆盖等与日俱增的技术挑战，推动着相控阵天线向大规模、超宽带、宽角扫描等方向发展。与此同时，实际工程应用中对于硬件系统复杂度、散热困难、造价成本等问题更为关注，而稀疏阵列技术的应用能够很好地解决上述问题。尽管基于随机优化算法的稀疏阵列综合方法已经被广为应用，但仍面临着许多挑战，如容易陷入局部最优、计算量大等。围绕上述背景，本文提出适用于超宽带相控阵列稀疏化布阵综合的优化算法，并且实现了工作在C-Ku波段的强互耦超宽带宽角扫描稀疏阵列设计。本文的研究内容主要包括以下部分： 首先，对超宽带相控阵稀疏化布阵技术研究背景及其意义做了简要介绍，回顾了国内外对于阵列天线综合的研究历史及存在的问题，并对强互耦超宽带相控阵的研究现状进行了简单概述。 其次，首次提出了将多智能体遗传算法应用到阵列天线综合，并创新性地引入两项改进策略，提高算法的搜索能力和加快收敛速度。将改进的多智能体遗传算法应用于和差波束综合、稀疏阵列综合等阵列综合实例，显示出该算法相对于其它传统算法的优越性能。探索并讨论了大规模稀疏阵列的大角度扫描特性。 第三，设计了一款加载开口谐振环的八角环型交指电容耦合的强互耦超宽带相控阵天线单元。该单元采用了非平衡馈电结构，四根两两对称的短路探针和介质基板打孔技术用于平衡高低频谐振。数值仿真结果表明该强互耦单元能够在无限大周期环境下实现3∶1带宽范围内宽角波束扫描。 第四，加工、测试了一款7×14的加载开口谐振环八角环型强互耦超宽带天线阵，对该阵列的驻波特性及远场方向图进行测试。通过有源方向图合成方法研究了该强互耦超宽带相控阵经稀疏化布阵以后的天线辐射特性。 最后，提出了基于多智能体遗传算法的多目标优化算法(MAGA/M)。基于该算法，对稀疏阵列天线的副瓣电平、方向性系数和电磁散射电平进行辐射/散射性能的多目标协同优化，得出了具有指导性意义的研究结论。 收起