李伟 柯涛

（中国船舶重工集团公司第七二三研究所 扬州 225002）

1 引言

相比于机械扫描雷达通过伺服转动控制雷达波束指向的变化，相控阵雷达通过控制多个天线单元的相位变化进行空域合成，实现波束的空域扫描。雷达天线一般要求具有强方向性、窄波束和高增益特点。但在某些特殊应用场合，要求雷达天线具有宽波束进行空间广域目标搜索［1～3］。

在相控阵天线中，可以改变阵元数、阵元空间位置、激励幅度和激励相位四个参数获得期望波束方向图。在天线设计中，阵元空间位置一经选定固定不变。为了通过改变阵元数以达到改变波束主瓣宽度的目的，文献［4］通过设计开关矩阵对不同的发射阵元进行通断，从而改变了阵元数，同时相对的阵元空间位置也发生了改变。然而开关矩阵的使用存在以下四个缺点：1）大型射频开关矩阵体积大，工程实现难度大，可靠性低；2）开关矩阵的使用降低了阵元的利用率，导致天线发射增益下降；3）不能任意倍数展宽波束；4）增加了系统响应时间，也增加了系统插损。通过幅度加权的方式实现波束展宽，需要雷达发射机的功率放大器工作在线性区，导致发射效率低。因此，发射波束通常仅进行相位加权而幅度采用均匀加权（即不进行幅度加权）。传统的仅相位加权波束展宽方法，利用平方、立方相位差展宽波束主瓣，存在主瓣内凹口、副瓣电平恶化严重等缺点。为解决以上问题，可采用智能优化算法如遗传算法［1～2］、粒子群优化算法［5］、差分进化算法［6～7］等，缺点是计算时间长和/或收敛到非最优解。……