大型阵列天线辐射的近似分析

将散射矩阵推广到阵列天线的辐射分析当中,推导出阵列天线辐射计算基础理论公式.该公式综合考虑了天线与馈电系统的失配引起的反射、天线单元之间的互耦效应以及天线单元在阵列当中和位于自由空间的辐射特性的变化.采用算例验证了该计算公式的正确性,根据阵列单元的辐射特点和S参数特点,提出了大型阵列辐射场的近似计算方法.以此为基础采用泰勒馈电设计了副瓣电平低于一30dB的大型阵列天线.     

基于分形的低副瓣天线阵列研究

通过对Cantor集线阵及其补集、同心圆环分形阵的阵列因子方向图特性的分析,指出大间距的分形阵列方向图具有高副瓣的缺点,提出了通过分形阵列阵元的锥削密度加权和少量大间距单元幅度加权相结合的方法来抑制副瓣,改善分形阵的方向图性能,给出了两种具有分形特点的高效率、低副瓣阵列形式和实际测试结果,为分形天线阵列的工程化应用提供了思路。     

基于混合遗传算法的非周期阵列综合技术

针对遗传算法的缺陷,文中首先提出了一种改进的结合局部搜索算法的混合遗传算法,并用5个测试函数对混合遗传算法的性能进行了测试,充分说明了新算法的有效性。最后利用混合遗传算法对一种由6×6个单元构成的非周期大间距阵列进行了综合,在±15。扫描范围内最大副瓣电平小于-16 dB,扫描增益大于24 dB,达到了设计要求,并对最终结果进行了分析,提出了改进的方法。     

LTE基站天线阵列设计

天线在通信系统中无可替代的重要性,使得天线设计一直是移动通信研究的热点。第四代移动通信(The 4th Generation mobile communication technology,4G)已经开始在我国普及,LTE是3G转向4G的关键环节。文章主要研究LTE基站天线阵列的设计,通过仿真测试的方式优化确定理论确定的各项参数,最终实际参数和数据的仿真结果表明了文章所确定的参数是符合LTE工作要求的。     

随机误差对阵列天线副瓣电平的影响分析

采用三角函数近似和幂级数展开近似等数值方法,推导出阵列天线中的阵元随机误差(包括幅度误差和相位误差)对天线副瓣电平产生影响的一般规律,代替难以得到的解析解。分析结果表明:随机误差对副瓣电平的影响与阵元数目和阵元幅值分布有关,而且不同的随机误差近似计算方法得到的结果亦有所不同,在不存在解析解的条件下,只有综合比较各种方法,才能客观估计随机误差对天线副瓣性能的影响。     

基于NUFFT方法的二维非周期阵列天线方向图计算

相控阵天线应用在有限电扫描角度时,采用大间距体制以减少有源通道数量,降低天线成本。由于单元间距大于波长,在可视空域内会出现栅瓣,常采用非周期排列方法分散栅瓣能量降低栅瓣电平。文中提出了一种变距平移错位抑制大间距阵列栅瓣的方法,并介绍了基于二维NUFFT计算该非周期排列阵列天线方向图的方法。分析了影响该算法精度的因素,并通过在拟合虚拟阵列幅相值时通过采用局部坐标系有效减小计算量。通过一个由300个单元组成的非周期阵列方向图计算,对二维NUFFT方法以及累加法进行对比。前者的计算时间仅为后者的0. 9% ,验证了算法的高效性。计算结果显示全空域方向图吻合度高,方向性系数误差仅0. 05 dB,最高副瓣误差仅0. 12 dB,验证了算法的准确性。     

阵列有源天线单元失效的影响与补偿

首先分析了阵列天线因单元（或单元群）失效引起的副瓣恶化和增益损失，然后用ＢＦＧＳ最优化算法对失效单元（或单元群）附近部分正常单元的幅相进行适当调整。结果表明，这种调整对由于单元失效引起的副瓣电平恶化有较好的补偿效果。     

稀疏阵列天线综合的遗传算法优化

通过遗传算法优化选择常规满阵中一定比例的工作单元,使阵列在欠饱和状态下达到窄波束低副瓣的要求。以单元的工作状态和激励幅度为优化参量,波束宽度和副瓣电平为适值函数,通过适值缩放和多种群进化竞争使遗传进化稳定地收敛到全局最优。详细分析了稀疏阵的单元布局、稀疏率及单元激励对优化阵列特性的影响。     

阵列天线的扫描特性分析

本文介绍了用小阵实验的方法对振子阵列天线的扫描特性进行了分析，给出了中间单元反射系数、增益随扫描角变化的曲线。并对7x7小阵、9x9小阵的分析结果进行了比较。     

采用DFP-BFGS优化大间距子阵级非周期八角阵

采用DFP-BFGS变尺度算法优化分析了非周期八角阵的子阵中心位置,使栅瓣得到抑制,且阵列的辐射特性达到良好的效果。由于阵列辐射单元之间间距选取大于1个波长,天线方向图必定有栅瓣出现,所以,选择优化子阵中心位置,分散栅瓣能量,使周期八角阵变形为非周期八角阵布阵形式。若该阵列采用高效阵列单元,就可以实现有限相控扫描,且可以获得更低的副瓣要求。     

大间距相控阵天线栅瓣抑制技术研究

适当增加阵元间距有利于降低相控阵天线的成本,但是会带来不期望的栅瓣。文中针对5×5大间距相控阵天线栅瓣抑制技术进行了研究。改进了传统遗传算法,增加了种群的多样性。首先采用改进的遗传算法优化得到局部解,然后运用模式搜索算法优化得到最优解,并对阵列口径及阵元最小间距进行约束。其次,结合实际的工程应用,对阵元位置进行约束,优化出便于生产应用的最佳阵列排布。仿真结果表明,优化后的阵列,最大栅瓣电平得以有效抑制,满足工程应用的要求。     

光纤激光相控阵技术的通信研究

提出了利用光纤激光相控阵技术组建全光组网的新方法。且远场栅瓣的存在不仅缩小了光束的扫描范围,还分走了大量主瓣的能量,缩短了通信距离。文中还提出了通过改变阵元间的间距来达到消除栅瓣的目的,完成了相应的仿真工作,并通过实验验证了利用相控阵技术进行通信的可行性。     

多联骨牌子阵天线阵列的波瓣性能研究

在相控阵天线阵面设计中,为降低系统复杂性及工程成本,通常采用子阵技术来实现。同时,为了较好地抑制栅瓣,文中引入了多联骨牌子阵,给出了两种采用不同子阵结构和排列方式的天线阵列,并对有限视场下的扫描特性进行了仿真。通过对仿真结果进行对比和分析研究,验证了多联骨牌子阵实现阵列方向图低副瓣的有效性。最后,提出了采用多联骨牌子阵进行天线阵列设计需要进一步研究的方向。     

顺序扫描阵列配置方法研究

对于超宽带稀疏阵列,均匀无冗余阵列具有低栅瓣水平和高方位向分辨率。阵列配置的目的是设计双程阵列,使其单程等效阵列是均匀无冗余的。文中主要配置顺序扫描阵列,证明了若阵元总数大于4,没有均匀无冗余阵列的配置方法。然后给出了一种非均匀阵列配置方法,分析了其方位向分辨率和栅瓣水平。理论与仿真表明,文中提出的方法比与其阵元总数相同的端发多收阵列的栅瓣低。最后,根据所需要的方位向分辨率和栅瓣水平配置了一种实际顺序扫描阵列。     

有源相控阵天线系统噪声系数仿真研究

根据有源相控阵天线接收链路的模型,研究并推导了基于威尔金森馈电网络的有源相控阵天线接收等效噪声系数。通过分析幅度加权、信号合成损耗等对噪声系数的重要影响,并把有源相控阵天线等效为一个多端口网络,从而得到了等效噪声系数在雷达工程上的新公式。在此基础上,对一个8通道的相控阵天线进行了计算,并和ADS的仿真结果进行了对比,结果显示该公式的计算结果、仿真结果基本一致。计算结果还和实验结果进行了对比,在误差允许的范围内基本一致,从而证明了该公式的正确性,为工程设计提供了理论依据。     

超宽带相控阵天线的低副瓣设计

探讨了在超宽带相控阵列天线上实现低副瓣的工程设计方法,提出了采用多阶量化幅相加权的方法实现发射阵和接收阵的低副瓣设计,并在一维线阵上给出了优化设计结果。结果显示该方法具有较好的低副瓣特性及工程应用参考价值。     

阵元排布对线性阵列天线的影响分析

线性阵列作为智能天线的一种阵元排布方式,在第三代移动通信中有着特殊的应用。在相同阵元个数的情况下,采用Matlab软件对均匀线阵、约束最小冗余线阵和最优哥伦布线阵的角度分辨能力和主瓣宽度进行仿真比较。仿真结果表明,最优哥伦布线阵可以获得更佳的角度分辨能力和更窄的主瓣宽度,但是会引起方向图旁瓣电平的升高。