基于通信信号的相控阵天线单脉冲测角算法研究

为了保证移动平台间的定向通信,本文以相控阵天线为例研究了基于通信信号的单脉冲测角算法,设计了基于矩形面阵的和差波束形成方法和基于相位和差的单脉冲测角算法,最后通过仿真分析验证了该测角算法的有效性。     

相控阵测控技术（三）：相控阵连续闭环角跟踪的随机误差

针对相控阵角跟踪的特点,分析了相控阵中不同于机扫天线跟踪的特殊误差,包括测角子阵合成信噪比、相控阵扫描特性、电轴与指向轴不重合、基线长度、量化误差、多径干扰、阵风等误差源对相控阵相位和差单脉冲角跟踪随机误差的影响,给出了它们的数学表达式,并对相控阵相位和差单脉冲与幅度和差单脉冲角跟踪的热噪声误差进行了比较。     

相控阵雷达测角误差自适应计算方法

为提高相控阵雷达和差波束法测角精度,研究了相控阵天线和差测角误差曲线的计算方法,分析了影响测角精度的不同因素.针对相控阵雷达测角误差函数随天线扫描角度变化问题,提出了任意扫描角度下相控阵天线相位中心的工程计算方法,可实时计算不同扫描角度的测角误差函数.仿真得到的测角误差曲线斜率与暗室测试得到的结果能够很好吻合,证明了算法的有效性.     

基于矢量调制技术的相控阵雷达天线方向图仿真设计

分析了相控阵雷达天线方向图的特点,重点描述了振幅和差单脉冲相控阵天线方向图的仿真实现过程,介绍了一种基于I/Q矢量调制器实现天线方向图幅相调制的设计方法,并通过在半实物仿真系统中的应用验证了该方法。     

一维相控阵振幅-相位单脉冲测角特性分析

研究了一维相控阵天线系统幅度加权、和差波束形成机理,分析了和差波束形成器前高频幅相不平衡、和差波束形成器后中频幅相不平衡对振幅-相位和差单脉冲测角特性的影响,给出了数字接收机角误差提取方法。仿真结果表明,高频幅度不平衡使测角灵敏度下降,瞄准轴偏移;高频相位不平衡使瞄准轴有显著偏移;中频幅度不平衡使定向斜率曲线偏离理想斜率; 中频相位不平衡对测量结果影响不大。     

单脉冲寻向天线和目标的一体化仿真及测角误差分析

本文通过矩量法及其高效数值方法（MLFMA）对近距离目标--单脉冲收发天线的电磁互作用进行一体化数值仿真,定量研究了单脉冲天线的近场角度测量特性.在该近场模型中,目标散射近场的幅、相分布和同轴探针激励的喇叭单脉冲天线的辐射场（对应远场和波束）、接收端响应（对应远场差波束）均采用全波数值模拟获得.首先,计算单脉冲天线的辐射场并将其作为对目标照射的激励条件;接着,计算目标散射近场的空间分布;并计算出单脉冲天线所接收到的目标散射场;最后,使用幅值法和相位法计算出单脉冲天线近场测角角度,并在此基础上对近距离测角误差进行研究.在导弹目标算例中,将天线--目标一体化建模和天线口径面上散射近场的幅、相分布计算结果用于近距离条件下单脉冲天线测角误差的研究,并通过频率、距离的变化对测角精度做了对比分析;发现目标近场散射幅、相分布的非均匀性,是导致单脉冲天线近距离角度测量产生较显著的测角误差的主要原因;而频率较低时,测角误差较小.文中给出了物理解释,并提出近距离测向时借助于较低频信号的校正以降低测角误差的建议.     

多波束相控阵天线角度测量方法

在雷达、通信、测控等领域中,基于相控阵天线的幅度和差单脉冲测角技术是基本方法,但该方法通过旋转法向方向图去近似表示子波束方向图,并用一阶泰勒公式近似表示子波束接收信号幅度,从而带来非噪声因素误差,最终导致目标角度估计精度不高。为此,通过相控阵天线同时产生两个形状相同但相互独立的子波束,旋转波束指向中心轴方向的方向图函数来确定两个子波束的方向图函数,并用高阶泰勒公式对子波束接收信号幅度进行近似,从而减少误差。仿真和硬件测试结果表明所提方法能够有效提高测角精度。     

电扫天线的快速FFT相位校准

一维相控阵天线的低旁瓣性能对孔径的相位容差有严格的要求,它需要对阵元进行周期性的重复测试和相位校准,以补偿由于老化,热变形以及更换元件造成的相位误差。为了实现无需将天线送回测试场或校准实验室进行这种相位校准,现已发明了一种可在运动载体上完成的快速自检和相位补偿的办法,这种校准技术用了一维天线阵的电子移相器,并通过一种专用的BITE耦合器向天线馈入射频信号,在天线的末端测出相位和幅度值,并通过FFT计算得到所需的相位补偿值,从而形成一低旁瓣的辐射方向图。 本文详细介绍了这种校准方法,同时给出了由电扫相控阵天线得到的测试结果。     

一种相控阵雷达的收发通道监测方法

相控阵天线阵面的收发通道监测在阵面的测试和工作过程中有重要作用,通过监测可发现天线阵面中存在异常的通道,从而可以避免故障通道影响天线阵面的性能。本文仿真了收发通道中幅度相位误差对天线方向图的影响,给出了相控阵雷达收发通道的常规监测方法,外监测法和内监测法。在某雷达上设计实现了一种基于内监测法的收发通道监测方法,并验证了其有效性。     

宽带被动导引头天线系统性能分析

详细讨论了宽带被动导引头中的关键部件－超宽频带天线的性能，并在此基础上分析了三种具备大视角特性的被动测角方法。由于宽带天线没有确定的相位中心，因此不能采用通常的振幅和差式单脉冲法进行宽频带测角。本文提出的波束运算网络可用于一个宽带螺旋天线同时得到两个交叉波束的振幅－振幅式单脉冲系统中。此外，对比幅相干测向法中的测角模糊问题也进行了研究。     

相控阵测控技术（二）：相控阵连续闭环角跟踪的系统误差

在对机扫天线相位和差单脉冲角跟踪精度分析的基础上,针对相控阵具有相位敏感度高、电扫伴随着增益和相移变化以及多通道合成、多方向标校等特点,分析了相控阵相位和差单脉冲角跟踪系统的跟踪精度,讨论了它的误差源及其产生的物理机理,推导出了相应的系统误差表达式,并提出了减小误差的相应措施。     

相控阵雷达系统建模中的天线仿真技术

在对相控阵雷达系统建模仿真工作中,相控阵天线建模仿真是其中的关键所在。首先研究和探讨了平面相控阵天线仿真数学模型,给出了方向图数学函数。接着介绍了相控阵雷达系统建模中天线建模仿真的两种主要方法,多通道阵元级合成方法和方向图数据载入法。阵元合成法基于方向图数学函数给出了常规和差多通道的仿真算法,方向图载入法研究了如何对数据文件进行双线性插值来计算任意角度的增益。最后利用多通道阵元级合成方法进行了天线方向图建模仿真,通过仿真结果表明该算法的正确性,并说明两者仿真方法的适用条件。     

弹载宽带相控阵单脉冲雷达通道级STAP与ATBF研究

针对弹载宽带相控阵单脉冲雷达体制以及强海杂波背景,提出了一种基于通道级STAP与ATBF的杂波抑制、目标检测与角度测量方法。该方法交替使用两种发射方向图,首先采用常规方向图形成发射波束,利用和通道与俯仰差通道输出的距离-多卜勒图像进行自适应杂波对消与目标检测;然后根据目标单元处的对消因子获得等效的接收方向图,在需要抑制的杂波方向形成零点,根据收发互易原理将其转换为修正的发射方向图;最后按修正的方向图计算各阵元的加权因子,形成发射波束,采用常规的单脉冲方式测量目标角度。理论分析及仿真结果表明:该方法能有效抑制杂波及移位角闪烁、改善目标角度的测量精度,且运算量低、易于实现。      

一种快速测量与故障检测相控阵天线的新方法

介绍了一种测量相控阵天线的新方法——换相测量法，给出了该方法的数学模型及其基于最优配相控制的解。由于使用该方法时要求被测天线和探头均固定不动，仅要求对天线各单元的配相进行控制，故实际上这是用电扫描方法来代替传统的机械扫描方法。该方法应用了单元的阵内方向图等天线先验知识。最后模拟了应用该方法对相控阵天线进行测量和故障检测的全过程。模拟结果表明，该方法是正确的，快速有效的。     

毫米波多通道收发电路与和差网络一体化集成技术

相控阵天线的收发组件与和差网络通常是两个独立的模块,模块间通过接插件进行电连接,成本较高且集成度低。文中提出了毫米波多通道收发电路与和差网络一体化集成技术,将多通道收发组件与和差网络高密度集成在同一介质基板(PCB)上,芯片贴装界面与和差网络在不同层,射频和低频电路通过介质板层间和层内走线完成。最后制作8×16阵列进行无源测试验证,结果表明该一体化集成技术性能良好,具有小型化、轻量化、一体化高密度集成、制作成本低等特点,可广泛用于毫米波瓦式相控阵天线。     

密度加权相控阵天线方向图仿真

研究了密度加权平面相控阵天线方向图的仿真。以某远程预警相控阵雷达为例，根据该密度加权天线阵的技术指标分析了阵元排列设置，并进行了天线方向图仿真．比较了仿真结果波瓣分布特点和已知技术指标的差别。实践证明该仿真方法是有效可行的。     

一种实用的相控阵近场诊断新方法

提出了一种相控阵天线近场诊断的新方法.传统的方法要诊断出相控阵天线单元的激励,必须已知阵列单元的方向图和探头的方向图.文中基于相控阵天线的激励、单元方向图、探头方向图和近场测量数据之间的关系,得到了相控阵天线的激励和近场测量数据之间的耦合方程.利用多项式插值,在不必已知单元方向图和探头方向图的情况下,求解出相控阵天线的单元激励.