Low-Scattering-Sidelobe Phased Array Antenna With Improved Radiation Performance

相控阵 散射 粒子群优化 光学 天线(收音机) 天线阵 还原(数学) 微带天线 阻抗匹配 计算机科学 物理 声学 电阻抗 数学 电信 算法 几何学 量子力学
作者
Peng-Fa Li,Shi‐Wei Qu,Shiwen Yang,Ming Jiang,Jun Hu
出处
期刊:IEEE Transactions on Antennas and Propagation [IEEE Antennas & Propagation Society]
卷期号:71 (10): 7837-7847
标识
DOI:10.1109/tap.2023.3299452
摘要

In this article, the formulas to compute phased array scattering fields under oblique incidences are derived as the theoretical basis of scattering sidelobe level (SLL) reduction. Meanwhile, in order to improve antenna radiation performance, the way to compute and evaluate array impedance matching performance is proposed based on an equivalent network model. The accuracy and efficiency of the formulas applied to predict array scattering fields and reflection coefficients are well validated by numerical study. Furthermore, a microstrip phased array antenna with a tapered array shape and optimized element feed networks is designed. A modified particle swarm optimization algorithm is proposed to search the solution of feed networks to reduce monostatic scattering SLL and improve antenna impedance matching simultaneously, where the proposed fast prediction approaches are employed. The optimized phased array antenna features scattering SLL reduction by 8.8 dB in the concerned angular range of 10°–30° and in the operating band of 5.5–7.5 GHz against its conventional counterpart, with improved impedance matching and slightly higher gains. Eventually, the numerical results are well validated in experiments.
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