位置误差和相位误差对模块化天线阵的影响

对于采用自定位设计的模块化天线阵，推导了单元位置误差和子阵位置误差的取值范围与天线副瓣累积概率的关系，以及相位误差与天线副瓣累积概率的关系。通过实例证明，欲实现的天线的副瓣值不同，不同方向的位置误差对天线副瓣累积概率的影响是不同的。     

一种相控阵天线网络相差中场校准新方法

针对相控阵天线网络相差,提出了一种中场校准新方法,建立了中场校准模型,分析了中场校准方法的基本原理。该方法对辅助天线位置进行估计,求出接近原阵面相位曲面的拟合曲面,得到阵面相位误差分布,通过相位补偿达到校准的目的。仿真结果表明,校准后的天线方向图第一级副瓣电平降低了3dB左右,第三、四级副瓣电平降低了5dB,归一化副瓣电平平均下降了2.5dB左右;校准后的方向图较为接近标准方向图。该中场校准方法操作简便,具有很高的工程价值。     

表面误差对双弯曲反射面天线副瓣的影响

天线反射面的表面误差会引起反射面天线的副瓣发生变化。为确定赋形波束双弯曲反射面天线反射面的表面误差与反射面天线副瓣最大值变化之间的关系,采用数理统计的方法,对受到随机表面误差影响的面电流积分,得到天线辐射场。随机表面误差用相关半径和Z向随机误差两个参量表示。根据随机表面误差求出其天线最大副瓣样本分布函数,较好地展现了表面误差引起的副瓣最大值变化,使得反射面天线表面误差引起的副瓣变化可预测,为天线反射面加工的精度要求提供了理论依据。     

位置误差和相位误差对模块化阵列天线的影响

对于采用自定位设计的模块化阵列天线,推导了沿小x、y、z三个方向的单元位置误差和子阵位置误差的取值范围与天线副瓣累积概率的关系,以及相位误差的取值范围与天线副瓣累积概率的关系,表明了扫描角的变化对副瓣累积概率的影响.通过实例说明,在同样的位置误差下,具有不同排列方式的阵面的天线副瓣概率值是不同的.     

K波段低副瓣波导缝隙驻波阵设计

本文设计了一种 K 频段低副瓣波导缝隙驻波阵天线,给出了实现低副瓣的方法。设计副瓣电平为-27dB,缝隙幅度分布按-30dB 泰勒分布计算,结合高频仿真软件 Ansoft HFSS 对各缝隙归一化导纳进行计算,建立仿真模型并优化天线各参数。依据设计结果加工实物并测试其方向图及增益。测试结果表明,该天线在工作频带内波束宽度约 3°,副瓣电平小于-27dB,工作频带内增益大于 30.8dB,仿真结果与实测结果相符,设计满足指标要求。     

具备阻抗和低副瓣宽带特性的脊波导缝隙阵列天线设计

设计了一种16×8脊波导缝隙阵列天线,线阵阵面分成两个子阵,馈电采用同轴馈电与耦合缝隙馈电结合的两级馈电方式,辐射缝隙分布为泰勒分布。天线设计采用近场诊断方法和阻抗过载技术进行优化。天线实物加工测试结果表明,天线在X频段驻波带宽(VSWR≤1.5)为7.3%,最低副瓣达到-25.8 dB,副瓣电平带宽(SLL≤-19 dB)为6.2%。与已有文献相比,该天线同时具备阻抗宽带特性和低副瓣宽带特性,工作频带内具有增益均大于16 dBi的高增益特性。     

减小平面近场测量中多次反射误差的新方法

本文给出了用平面近场技术测量超低副瓣天线时,平面近场测量总误差与天线远场方向图副瓣电平的误差方程,并进行了计算机仿真;提出了减小平面近场测量中探头天线与待测天线间多次反射误差和微波暗室电特性误差对超低副瓣天线所引入的测量误差的"自校准法",实验结果说明该方法是解决平面近场测量中多次反射和微波暗室电特性误差较为理想的方法.     

超低副瓣天线平面近场测量采样间距误差分析

基于超低副瓣天线测试对精度的要求,利用计算机模拟的方法研究了平面近场测量中采样间距误差对超低副瓣天线副瓣的影响,得到了一些规律和有用的结果,并证明了Nyquisty采样定理在超低副瓣天线测试中的适用性和正确性。     

基于波导缝隙阵列的新型太赫兹频率扫描天线

为缩短太赫兹系统成像时间,该文提出将频率扫描天线应用于太赫兹成像系统中,并设计了一种基于波导缝隙阵列的太赫兹频率扫描天线。该文采用泰勒综合法降低副瓣电平,通过软件仿真结合功率传输法设计最优的缝隙分布。太赫兹波导缝隙阵列天线具有加工简单、成本低的优势,通过太赫兹准光测试系统对天线性能进行测试,实测天线扫描角度可达40°,增益约为15 dB,副瓣电平抑制优于–20 dB。测试结果表明太赫兹波导缝隙天线具有扫描角度大和副瓣低的优良特性,在太赫兹成像和目标探测等领域有巨大的应用价值。      

测量低和超低副瓣天线方向图的场地距离要求

本文研究由于测试场地的有限长度引起的平方律相位误差对低和超低副瓣天线测量的影响。公认的(2D~2)/λ经验距离只适用于测量中等低的副瓣(即大约在-30dB)方向图。而对于测量低(-30dB——-40dB(和超低)低于-40dB)副瓣方向图,如果对近区副瓣的测量有一定的误差要求(例如小于1dB),那么这个距离是不够的。根据对几种带有不同平方律相位误差、一维幅度分布情况计算的方向图,推出了副瓣误差与场地距离之间的关系。把这个关系描绘在对数座标上,来表示最高副瓣电平随场地距离(以(D~2)/λ的倍数表示)的变化(误差)。这条曲线清楚地表明不同的低副瓣方向图和不同的测量误差所要求的距离。也给出了一条以有限场地距离为函数的主瓣方向性误差的相应曲线。结果表明平方律相位误差对近区副瓣的影响随离开主波束的角度而迅速减小。于是,对于给定的场地距离(ND~2)/λ,第二和第三副瓣的误差大大小于第一副瓣的误差。这意味着对于多数低和超低副瓣天线,只要牺牲掉第一或第一、第二副瓣的精度,就仍然可以使用场地距离的经验公式((2D~2)/λ)来精确测量宽角副瓣电平。     

一种宽带低剖面高增益低副瓣定向平板天线北大核心CSCD

研究设计了一款低剖面、宽带、高增益、低副瓣的定向平板天线。为了实现低剖面,采用了宽带微带天线单元、馈电网络等设计,定向天线整体采用印制板;为了实现低副瓣,采用阵列天线与馈电网络的一体化设计,用多层印制板加工技术实现天线单元间不等幅度的馈电精度,尽可能减少人工装配步骤,以降低装配误差。文中对设计的低副瓣定向天线进行了加工测试。测试结果表明,所研制天线的阻抗带宽为26.1%。在阻抗带宽范围内,可以实现最大增益大于23.6 dBi、E面和H面的副瓣电平分别小于-27.4 dB和-28.3 dB、前后比小于-42.2 dB。     

六边形平面阵旁瓣电平优化的遗传算法

首先对遗传算法作了改良,精心设计了适应函数,使遗传算法可以快速收敛。然后用改进的遗传算法降低天线单元正三角形排列的六边形平面阵的最大旁瓣电平,结果表明通过对激励幅度的优化,六边形平面阵的辐射特性可以获得很大的改善,天线阵的最大旁瓣电平比均匀激励的降低了约11dB。良好的计算结果表明遗传算法是目前求解此类问题的有效方法。     

Conformal four-beam antenna arrays with reduced sidelobes

Investigations on sidelobe reduction in multibeam conformal antenna arrays are presented. The recently presented concept of sidelobe reduction in planar multibeam antenna arrays in conjunction with the phase compensation technique has been applied for the design of reduced sidelobe multibeam conformal antenna arrays. Six- and eight-element antenna arrays fed by modified Butler matrices have been investigated and minimum radii have been found for which the sidelobe level is comparable to the respective planar multibeam arrays. A novel fully integrated six-element four-beam antenna array has been successfully designed in which sidelobes equal -14 dB for all four beams have been achieved.     

一种空气同轴馈电的X波段低副瓣阵列天线

设计了一种应用于雷达系统中的低成本低副瓣阵列天线, 该天线阵包含256个辐射单元, 由四个64单元的子阵组成, 采用波导合成网络进行功率合成.天线单元采用空气同轴馈电的角锥喇叭, 空气同轴馈线内外导体呈方型结构, 其终端为短路馈电方式, 实现了内导体的自支撑设计和较低的传输损耗, 并依据综合幅度分布采用若干数量的不等功分器进行低副瓣设计.测试结果表明, 小于2的驻波带宽为0.5 GHz, 相对带宽为7.5%.另外, 中心频率的增益为30 dB, 增益大于29.5 dB的带宽为0.2 GHz, E面和H面的旁瓣电平为28.5 dB和29 dB.     

基于遗传算法的相控阵天线口径激励的多阶振幅量化

本文利用二进制编码的遗传算法实现天线阵口径激励的振幅量化。该方法考虑了互耦的影响和大扫描角的情况,计算实例为98单元偶极子线阵,它安装在理想反射面上,单元距离反射面λ0／4,采用7阶振幅量化。在不扫描情况下可达到峰值副瓣-35dB,在60°扫描角情况下可达-30dB。     

5.835 GHz微带阵列天线的设计

为了降低目前电子不停车收费(electronic toll collection, ETC)系统中存在的邻道干扰、跟车干扰等问题,设计了一种5.835 GHz的微带阵列天线. 首先使用对方形贴片切角的方式实现了天线的圆极化,然后通过对4个天线单元运用旋转与相位补偿的方式进行了轴比(axial ratio, AR)带宽的提升,并最终以改进后的4单元作为微带阵列天线的辐射单元. 在低旁瓣和高定向方面,本文基于道尔夫-切比雪夫幅度分布的方法进行了不等幅馈电的馈电网络设计. 通过大量的电磁仿真,最终确定了天线的最优结构,并进行了实物加工和测量. 实测结果表明,阻抗带宽为5.67～5.88 GHz,在5.7～5.9 GHz频段内,增益大于15 dB,AR小于3 dB,E面半功率波瓣宽度小于12°,实测结果与仿真结果具有较好的一致性. 该天线具有低旁瓣、圆极化、高定向的特点,为ETC系统路侧单元阵列天线提供了一种新颖的天线结构.     

低副瓣任意波束直接合成算法研究

在传统阵列天线波束赋形设计中，通过对阵元天线辐射方向图进行幅度相位加权，获得阵列合成方向图.通常阵元激励幅度相位权值的获取，取决于优化算法对目标方向图和阵列合成方向图的对比，通过对阵元激励幅度相位进行大量随机选参后，获得优化结果.由于算法通常是基于相关的阵元方向图，且算法中缺乏副瓣抑制机制，使得方向图合成效率不高且副瓣效果通常不理想.该文设计了一种任意波束直接合成算法.该方法首先在阵元方向图的基础上获得一组互相独立的高增益窄波束（自由基波束），然后基于此波束进行方向图的直接合成，使波束赋形问题统一到基于自由基波束权值运算的范畴内，对波束赋形问题进行了统一，避免了未知参量的随机优选过程，极大提升了阵列天线波束赋形设计的效率.同时在自由基设计的过程中结合了副瓣抑制机制，且这种副瓣抑制机制与波束赋形过程互相独立，使合成波束的副瓣天然地具备了低副瓣的特征.     

Sidelobe reduction for a microstrip travelling-wave antenna array using partially random weighting

The sidelobe performance of a microstrip travelling-wave antenna array is limited by the crosspolarised lobes produced if a comb-line is used with a large range of stub widths.1.2 The amplitude taper which can be applied is thereby limited to ?6?7.5 dB, so that very low sidelobes (< ?30 dB) cannot readily be achieved. Here a technique is described which offers copolar sidelobe reduction without excessive crosspolarisation, with calculated sidelobes <30 dB for a 32-element array. An amplitude taper of 20 dB is achieved using a split comb-line (giving 12?15 dB taper) plus partially random weighting.     

Transreflector antenna design for millimeter-wave wireless links

A transreflector antenna is compact, like a Cassegrain reflector antenna, but it has the high efficiency and low sidelobe levels of a prime-focus reflector. We describe in detail how to design a transreflector antenna and its components, including the transreflector, the polarization twist-reflector, and the feed horn. As validation of our design methods, we have developed a 9.5-in transreflector antenna with a focal length of 3.2 in. We can operate the antenna at the Ka or V band, depending on whether we use a Ka- or V-band feed horn and twist-reflector. In both bands, the measured efficiency of the antenna exceeds 50%, the peak sidelobe level is below -17 dB, and the principal-plane cross-polarization rejection exceeds 33 dB. The input return loss is greater than 12.5 dB across each band of operation.