Применение генетического алгоритма синтеза одномерных прореженных антенных решеток для формирования двумерных прореженных MIMO антенных решеток

V. S. Sokolov, M. A. Stepanov, V. V. Artyushenko, A. O. Podkopaev

Аннотация


Рассмотрена возможность применения прореженных классических линейных антенных решеток для синтеза на их основе двумерных прореженных MIMO антенных решеток. Рассмотрена MIMO антенная решетка, приемные и передающие элементы которой расположены на двух взаимно ортогональных линиях. На примере этой решетки показано, что диаграмма направленности ее виртуальной апертуры обладает свойством разделимости пространственных переменных. Это позволяет для линеек приемных и передающих элементов использовать расположение элементов прореженной классической линейной антенной решетки. Показано, что прореженная MIMO антенная решетка может формировать диаграмму направленности с более низким уровнем боковых лепестков, чем полная решетка, при сохранении ширины главного лепестка неизменной. Приведена зависимость, позволяющая определить пиковый уровень боковых лепестков двумерной прореженной MIMO антенной решетки при заданном коэффициенте прореживания.


Ключевые слова


прореженная антенная решетка, виртуальный массив MIMO, виртуальная апертура, низкий уровень боковых лепестков, диаграмма направленности, амплитудное распределение

Полный текст:

PDF

Литература


Bergin J., Guerci J. R. MIMO Radar. Theory and application. Boston– London: Artech House; 2018. 231 p.

Chernyak V. S. Mnogopozitsionnaya radiolokatsiya [Multi-position radar]. Moscow: Radio i svyaz’;1993. 416 p. (in Russ.)

Li J., Stoica P. MIMO radar signal processing. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.; 2009. 469 p.

Chernyak V. S. About new and old ideas in radar: MIMO Radars. Achievements of Modern Radioelectronics. 2011;(2):5–20. (in Russ.)

Plohov, S.N., Shabunin, S. N. Radar with the increased angular resolution in wide-angle scanning. Ural Radio Engeneering Journal. 2020;4(3):318–335. (in Russ.)

Bliss D. W., Forsythe K. W. Multiple-input multiple-output (MIMO) Radar and imaging: degrees of freedom and resolution. Proceedings of the 37th Asilomar Conference on Signal, Systems and Computers. 09–12 November 2003. Pacific Grove, CA, USA. IEEE; 2003. Pp. 54–59.

Fortunati S., Sanguinetti L., Gini F., Greco M. S., Himed B. Massive MIMO Radar for Target Detection. IEEE Transactions on Signal Processing. 2020;68:859–871.

Grove R. L. MIMO radar Systems and Algorithms — Imperfections and Calibration. PhD Thesis. Technical University of Denmark; 2022. 213 p.

Kedar A. Deterministic synthesis approach for linear sparse array antennas. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2020;68(9):6667–6674.

Buonanno G., Costanzo S., Solimene R. Statistically thinned array antennas for simultaneous multibeam application. IEEE Access. 2022;10:60230–60240.

Karasev A. S., Stepanov M. A. Genetic Algorithm for Antenna Array Thinning with Minimization of Side Lobe Level. 2021 XV International Scientific-Technical Conference on Actual Problems Of Electronic Instrument Engineering (APEIE). 19–21 November 2021. Novosibirsk, Russia. IEEE; 2021. Pp. 268–272.

Stepanov M. A., Karasev A. S. Thinned linear antenna array synthesis using genetic algorithm while maintaining the initial half-power beamwidth and low peak sidelobe level. Zhurnal radioelektroniki [Journal of Radio Electronics]. 2022;(5):1–20 (in Russ.)

Haupt R. L. Thinned arrays using genetic algorithms. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1994;42(7):993–999.

Jijenth M., Suman K. K., Gangwar V. S., Singh A. K., Singh S. P. A novel technique based on modified genetic algorithm for the synthesis of thinned planar antenna array with low peak side lobe level over desired scan volume. 2017 IEEE MTT-S International Microwave and RF Conference (IMaRC). 11–13 December 2017. Ahmedabad, India. IEEE; 2017. Pp. 251– 254.

Liu D., Feng Q.-Y., Wang W.-B. Discrete Optimization Problems of Linear Array Synthesis by Using Real Number Particle Swarm Optimization. Progress In Electromagnetics Research. 2013;133:407–424.

Basu B., Mahanti G. K. Artificial Bees Colony Optimization for Synthesis of Thinned Mutually Coupled Linear Array Using Inverse Fast Fourier Transform. 2011 International Conference on Devices and Communications (ICDeCom). 24–25 February 2011. Mesra, India. IEEE; 2011. Pp. 1–5.

Quevedo-Teruel O., Rajo-Iglesias E. Ant Colony Optimization in Thinned Array Synthesis With Minimum Sidelobe Level. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2006;5:349–352.

Ghosh P., Das S. Synthesis of Thinned Planar Concentric Circular Antenna Arrays — a Differential Evolutionary Approach. Progress In Electromagnetics Research B. 2011;29:63–82.

Pasternak Yu.G., Pendyurin V. A., Proskurin D. K., Fedorov S. M. Formation of a threened phased antenna array using the point source method. Radiotekhnika. 2023;87(8):5–10. (In Russ.)

Karasev A. S., Stepanov M. A. Effect of Linear Antenna Array Thinning on Its Directional Pattern Parameters. 2022 IEEE 23rd International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM). 30 June 2022–04 July 2022. Altai, Russian Federation. IEEE; 2022. Pp. 97–100.

Bakhrakh L. D., Beninson L. S., Zelkin E. G. Spravochnik po antennoi tekhnike: [Reference book on antenna technique]: in 5 vol. Moscow: IPRZhR; 1997. Vol. 1. 256 p. (in Russ.)




DOI: https://doi.org/10.15826/urej.2023.7.4.004