如今人类科技进步越来越迅猛,人类通信系统也从1G、2G、3G和4G发展到现在的5G的,天线在通信设备中的作用越来越大。天线的增益、波束宽度以及副瓣等性能是否满足设计要求也会对整个通信系统的整体性能产生很大的影响。随着天线需要被应用在越来越复杂的场景,人们对天线的主波束形状也提出了不同的要求,阵列天线的波束赋形应运而生。本文基于遗传算法进化优化技术,通过HFSS-API实现电磁仿真软件HFSS和Matlab联合仿真实现基于有源单元方向图法提取互耦情况下的阵列天线单元方向图,完成阵列天线方向图综合。最后通过遗传算法完成将阵列天线主波束赋形成目标方向图。本文主要工作如下:(1)介绍了遗传算法算法流程、发展历史以及算法构成,并详细介绍了下遗传算法的种群初始化,适应度计算等计算流程以及选择算子(selection),交叉算子(crossover)和变异算子(mutation)实现原理和应用目标。并对遗传算法中一些关键的算法参数,如种群规模NP,染色体交叉概率Pc,变异概率Pm和遗传算法运算的终止进化代数G等参数的选择。设计了不考虑阵列天线互耦影响的基于遗传算法的阵列天线波束赋形的程序,并详细介绍了程序的计算流程和计算结果。(2)实现了阵列天线在考虑单元互耦情况下的基于遗传算法的波束赋形阵列天线。本文首先使用有源单元方向图法(AEP)来实现阵列天线的方向图综合。通过HFSS-API实现电磁仿真软件HFSS和Matlab联合仿真来自动提取阵列天线有源单元方向图。然后基于遗传算法来实现阵列天线主波束与目标方向图即余割函数形状方向图接近。最后在电磁仿真软件HFSS中输入相同的幅度和相位计算得到阵列天线仿真方向图,并与阵列天线波束赋形计算方向图比较,方向图基本一致,并且在目标方位角内实现了余割平方函数形状方向图。本文不仅在直线阵列上实现了波束赋形,而其在圆柱形状共形阵列天线上通过类似的方法,也达到了对天线的波束赋形。本文提出的波束赋形方法考虑了阵列天线的互耦,并且通过HFSS和Matlab联合仿真可以实现对任意天线单元形式、多种波束形状的设计以及操作简单。(3)使用了前面提到的基于遗传算法的阵列天线波束赋形程序计算得到使用C波段双线极化金属振子天线组成的直线阵列天线实现余割平方函数形状方向图时的天线单元的幅度和相位。首先设计了一款C波段双线极化宽波束金属振子,并完成了该天线组成3×3阵列天线的加工和阵中单元加工和测试。验证了1×16的直线阵列排布下阵列天线方向图是否满足设计要求并按照程序计算的单元幅度和相位完成功分网络设计。并加工4×16阵列天线单元。(4)设计了一款使用空气悬置带状线作馈线形式的宽带低副瓣贴片阵列天线。首先通过增加寄生贴片的方法实现微带天线的阻抗带宽拓宽,并按照泰勒加权幅度比设计功分网络实现阵列天线的副瓣降低。最终对阵列天线加工测试满足设计要求。这款阵列天线具有低抛物面,低副瓣和大功率的特点,满足了设计要求的目标。