تصحیح خطای فاز ناشی از خطاهای مکانیکی در آنتن های آرایه فازی فعال برپایه ی الگوریتم PSO

زاهدی, امیر; عباسی آرند, بیژن

تصحیح خطای فاز ناشی از خطاهای مکانیکی در آنتن های آرایه فازی فعال برپایه ی الگوریتم PSO

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس

² استادیار دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

هر کانال آنتن آرایه فازی به طور ذاتی دارای خطاهای دامنه و فاز است. بررسی اثر خطاهای مکانیکی بر روی عملکرد تشعشعی آنتنهای آرایه فازی فعال، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله دو نوع خطای مکانیکی به نامهای خطای اعوجاج ساختاری آنتن و خطای تصادفی در چینش المانهای تشعشعی مورد بررسی قرار میگیرد و رابطهی بین خطای مکانیکی با عملکرد الکترومغناطیسی آنتن ارائه می‌شود. خطاهای مکانیکی باعث تولید خطاهای فاز و کاهش عملکرد آنتن از قبیل کاهش بهره، افزایش سطوح لوب فرعی، و راستای ناصحیح پرتو اصلی آنتن میشوند. به جهت بهبود کارایی آنتن در حضور خطاهای مکانیکی، روش جبران ‌سازی فاز برای تصحیح خطا با استفاده از الگوریتم بهینهسازی اجتماع ذرات ارائه میشود. نتایج شبیه سازی نشان میدهد که روش ارائه شده به خوبی خطای فاز را تصحیح کرده و الگوی تشعشعی آنتن به طور مطلوبی به الگوی ایدهآل در حالت بدون خطا، بازگردانده میشود.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26455153.1393.2.3.4.6

عنوان مقاله [English]

Mechanical Phase Error Correction of Active Phased Array Antennas Based on PSO Algorithm

چکیده [English]

Each Channel of the phased array antenna innately has the amplitude and phase errors. The effect of mechanical
errors on the performance of the active phased array antennas is of great importance. In this paper two kinds of me-
chanical errors, namely, antenna structural distortions and random errors in element positions is studied and the rela-
tionship between the electromagnetic performance and the mechanical errors of the antenna is proposed. The me-
chanical errors can create phase errors and reduce the antenna performance, for instance the gain reduction, side-
lobe level increase, and inaccurate beam direction. In order to enhance the performance of the antenna in the pres-
ence of mechanical errors, a phase compensation method for error correction using Particle Swarm Optimization
(PSO) is proposed. The simulation results show that the proposed method can greatly correct the phase errors and
after correction the overall radiation pattern is recovered close to ideal radiation pattern without error.

کلیدواژه‌ها [English]

Antenna
Phased Array
PSO Algorithm
Radiated Element

مراجع

[1] C. Wang, W. Wang, H. Bao, F.-S. Zhang, and X. Li, C.
Wang, W. Wang, H. Bao, F.-S. Zhang, and X. Li, “On
coupled structural-electromagnetic modeling and
analysis of rectangle active phased array antennas,” in
Advanced Intelligent Mechatronics, 2008. AIM 2008.
IEEE/ASME International Conference on, pp. 435-438,
2008. ##
[2] H. Wang, “Performance of phased-array antennas with
mechanical errors,” Aerospace and Electronic Systems,
IEEE Transactions on, vol. 28, pp. 535-545, 1992. ##
[3] L. Jianxin and G. Tie, “Analysis of Element Failure and
Tolerance in Solid-State Active Phased Array [J],”
Modern Radar, vol. 6, pp. 36-44, 1992. ##
[4] AA. Zaghloul, R. Gupta, E. Kohls, and O. Kilic,
“Design and performance assessment of active phased
arrays for communications satellites,” in Phased Array
Systems and Technology, 2000. Proceedings 2000,
IEEE International Conference on, pp. 193-196, 2000. ##
[5] M. N. Mollah, N. C. Karmakar, and J. S. Fu,
“Development of phased array antenna by controlling
the filling factor of periodic structure,” International
Journal of RF and Microwave Computer Aided
Engineering, vol. 17, pp. 353-359, 2007. ##
[6] S. H. Son, W. Hwang, and S. I. Jeon, “Gain
enhancement of large phased array antennas by phase
error correction,” in 2007 IEEE Antennas and
Propagation Society International Symposium, pp.
137-140, 2007.##