中场测量相控阵扫描方向图的方法研究

有源相控阵天线的发射和接收天线的性能依赖于阵面口径的幅相分布，有源相控阵的幅相校准工作通常在出厂前通过暗室中的平面近场测量进行，但是某些大型的有源阵面根本无法进暗室进行校准，利用外场测量进行的校准往往无法验证其结果的好坏，该文介绍了一种中场测量相控阵天线扫描方向图的方法，使校准结果能够得到较为客观的评估。     

一种低成本星载宽角扫描相控阵天线设计

设计了一种工作于X 频段的星载圆极化相控阵天线。相控阵天线单元的馈电探针与连接器进行了一体化设计,消除了焊点,提高了阵面的可靠性;同时阵列单元周围加载金属腔体结构,降低了单元间的耦合,展宽了天线波束,提高了阵列的扫描增益;阵面为全金属结构,可实现相控阵的均温性与内部热量的辐射,阵面自身具有较强的空间抗辐照能力,同时也能对相控阵内部的有源器件提供良好的辐照屏蔽。相控阵有源组件和合成网络采用瓦片架构,具有轻量化和低剖面的特点。所设计相控阵天线具有±60°宽角扫描能力和4%的工作带宽。     

毫米波相控阵板级集成天线技术研究

随着毫米波雷达及通信系统的快速发展,有源相控阵天线日益成为当前研究的热门天线形式。然而,毫米波有源相控阵存在空间紧凑、结构复杂、装配繁琐等问题。本文介绍了一种可应用于毫米波相控阵的板级集成天线,并对其天线阵列、垂直过渡等关键结构的设计进行了讨论。该阵面将天线阵列、收发组件和馈电网络全部集成在一块基板上,具有结构简单易于量产的特点。文末给出了对所设计的有源阵面的暗室测试结果,结果表明该天线在毫米波雷达和通信系统中具有巨大的应用潜力。     

一种相控阵雷达阵面自动校准方法研究

大型有源相控阵天线的阵面有成百上千甚至数万个收发组件和辐射单元,使得相控阵天线比其他类型的天线要复杂得多而难以维护。首先介绍阵面校准的现状,然后通过外校准的方法对阵面进行校准测试。这种方法实现了阵面自动化校准,提高了阵面校准的效率和精度。测试结果显示,辐射单元间的频带内耦合量稳定在 ? 30 ~ ? 70 dB 之间,设计指标和测试结果一致。     

基于机电耦合的有源相控阵天线辐射和散射特性综合优化

针对有源相控阵天线的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)计算复杂、缩减困难,以及RCS与辐射性能难以兼顾问题,基于阵面结构变形与安装引起的辐射单元位置偏移分析,利用辐射单元相位误差,建立了有源相控阵天线阵列散射因子RCS的机电耦合模型.并基于该耦合模型,应用粒子群优化算法,优化阵面所有辐射单元的安装高度,以实现有源相控阵天线辐射性能和散射性能的全优.仿真结果表明,所建立的耦合模型及综合优化方法能够在保证有源相控阵天线辐射性能的条件下,有效缩减其RCS,具有重要的工程应用价值.     

基于旋转矢量法的有源相控阵天线中场测量

中场测量技术所需设备量较少,成本较低,而旋转矢量法利用相控阵天线本身的波控系统测量阵面的幅相分布。两种测量各有优缺点,将这两种方法结合起来,可实现对有源相控阵天线的TR组件监测和相控阵天线的阵面幅相测量。与近场测量相比,该方法简单易行,可以实现有源相控阵天线的定期监测和校正,同时,对测量中的误差进行了分析,并提出了解决办法。     

基于互耦效应的相控阵天线有源反射系数研究

建立逼真高效的互耦效应分析模型对相控阵天线设计至关重要。阵列天线的互耦效应通常可以用有源反射系数显性化表征,分别采用无限阵仿真与散射(耦合)系数综合实验相结合的方法提取了阵列天线的有源反射系数。首先基于无限阵方法设计相控阵渐变开槽天线,优化并获取无限阵列环境下的中心单元有源反射系数,再依据设计结果研制169单元阵列天线,通过实验测试提取中心单元与其它各激励单元的散射系数的幅值与相位变化,最后采用散射(耦合)系数法综合出有限大阵列的有源反射系数。无限阵仿真结果与有限阵实测结果在扫描盲点出现角度、频段、有源驻波整体趋势等方面吻合良好,从而验证了无限阵设计方法在天线工程设计中的实际效果。     

有源相控阵雷达波束控制系统的设计

应用快捷的查表法完成了阵面所有单元的一次布相。其特点是可移植性强、体积小、重量轻、布相时间短,并具有机内自检功能。它对有源相控阵天线系统有很好的通用性,通过模块积木式组合,也能适应大阵面相控阵天线系统的要求。     

无人机载Ku波段有源相控阵天线

设计了一种无人机载雷达的Ku波段有源相控阵天线,分析了有源相控阵天线的系统组成、模块布局和设计思路,实现了高集成、低剖面的有源相控阵天线设计,并可同时实现SAR和GMTI功能。设计了32行线源的宽边纵缝驻波阵形式的波导裂缝阵列天线,通过加脊和分区馈电法扩展了天线的工作带宽。采用FFT反演算法在微波近场暗室中对有源相控阵天线进行了校正补偿。实测结果表明该有源天线可以实现两维-20dB的低副瓣电平,并可在俯仰向实现±60°的相控阵扫描,实测方向图与仿真结果相吻合。本天线具有宽带宽角扫描、低副瓣、低剖面、结构紧凑等优点。     

X 波段宽带宽角扫描相控阵天线的设计

设计了一种X波段宽带宽角扫描相控阵雷达系统的小型阵列天线,该天线采用Vivaldi 天线做为阵列单元。在考虑阵列单元间的互耦效应下,仿真设计了9*9 小型阵列天线,使该阵列天线在相对带宽达40%下的有源驻波系数小于2,其有源单元方向图E面、H面的波瓣宽度分别达到120度、110度以上。对9*9天线阵的实物进行了加工与测试,测试结果说明了该阵列天线具有良好的宽带宽角扫描特性。因该天线结构简单,重量轻,在相控阵雷达天线中有很大的应用价值。     

有源相控阵雷达与无源相控阵雷达的功率比较

讨论了有源相控阵雷达和无源相控阵雷达的能量比较。比较是在相同的阵列天线口面辐射功率条件下进行的。在相控阵雷达系统的初步设计阶段进行这类比较是必要的。     

Dual Polarization Interleaved Spiral Antenna Phased Array With an Octave Bandwidth

A technique to design dual polarization spiral antenna phased arrays using mono polarization spirals is presented. The proposed technique consists of two interleaved subarrays, one for each polarization. The position of every spiral antenna is optimized through a genetic algorithm so that each array is nearly the size of the platform while having low sidelobes. Both resulting arrays have the same properties and are steerable. This method also helps to increase the bandwidth. An 80-element spiral array (spiral of width 0.25 m) with dual polarization is demonstrated, its beam can be steered ${pm 30}^{circ}$, over almost one octave (1.97:1). The physical rejection of the sidelobes (i.e., without weighting) is about ${- 10}~{rm dB}$.      

Design of phased arrays in terms of random subarrays

Analysis and systematic design of uniform phased arrays with subarrays of unequal sizes are absent from the literature, in spite of the appeal of such architectures to wide-bandwidth beam steering. Unequally sized subarrays are expected to outperform identical, contiguous subarrays in terms of array grating lobes, A uniform linear array that is divided into contiguous subarrays of random sizes is studied. Each array element is connected to a phase shifter, and each subarray is implemented with a common time delayer. Closed-form expressions for the average array factor and the variance of the array factor are developed. These expressions enable the formulation of a design procedure that includes the estimation of the peak-grating-lobe level in terms of the probability that the grating lobes will exceed a desired level     

一种双宽带雷达散射截面减缩的超表面设计方法

超表面由于其灵活的电磁波调控能力而受到广泛关注,基于其在雷达散射截面(radar cross section, RCS)减缩设计中受限于工作频带单一、设计通用性低的问题,文中提出一种新型的叠层型超表面设计方法,来灵活实现双宽带的RCS减缩. 首先设计了工作在两个频带且具有极化旋转特性的超表面结构及低通频率选择表面(frequency selective surface, FSS),并将其与两个极化旋转超表面相集成,形成了具有双频带极化旋转特性的超表面结构;然后基于极化相消原理,将该阵列进行旋转排布,形成2×2的阵列结构,以实现在6.6～12.7 GHz和27.8～38.1 GHz两个频带内?10 dB的RCS减缩. 对所设计的超表面结构进行实物加工,实测结果与仿真结果对比吻合良好,从而验证了双带RCS减缩的良好特性.     

顺序旋转圆极化相控阵的交叉极化抑制

针对大规模圆极化相控阵天线设计中交叉极化特性评估计算量大的问题,从阵列极化合成理论出发,提出一种简化的计算方法.推导出采用顺序旋转方法形成圆极化的阵列天线的寄生交叉极化阵因子公式,提出旋转相位差值矩阵这一参数,用于对顺序旋转形成交叉极化的机理进行直观的解释.对比分析线极化、椭圆极化单元按不同顺序旋转方式构成的阵列天线的交叉极化特性优劣,列出毫米波通信工程中宽角扫描相控阵天线的单元选型方案、极化合成布阵方式选型方案,为交叉极化抑制提供了设计参考.     

极化域空域联合匹配波束形成技术研究

针对普通相控阵雷达可能因存在天线极化失配而导致对接收信号的损失问题,提出采用极化阵列天线体制的办法。研究了完全极化情况下极化阵列雷达的波束形成技术。提出了极化域-空域联合匹配滤波方法,推导了极化阵列波束形成的具体解析表达式,并与普通相控阵雷达进行比较,得到了极化阵列雷达具备更强的稳健性:极化阵列雷达不仅能控制波束的指向,而且,还能调整极化与接收信号在极化域空域上联合匹配,增强目标信号,提高信噪比。例分析和仿真结果验证了理论模型正确性。     

一种可用于相控阵的双点馈多层圆极化微带天线

设计出了一种双背馈空气夹层微带圆极化天线单元,该天线单元具有13％的阻抗带宽,最大辐射方向上轴比2．5dB。用该天线单元以顺序旋转的方式组成四元阵,再用八个该天线单元和两组一分八功分器组成八单元阵列,研究了该阵列天线圆极化波束分别指向天线阵法向和偏转30°时的辐射特性和极化特性。该天线单元组阵圆极化轴比特性好,易于实现波束扫描,适合用于有源相控阵系统。     

相控阵天线空域极化特性的高频仿真分析

以天线的空域指向为变化因素来分析研究相控阵天线的空域极化特性,推导了偶极子线性阵列在空域波束电扫时的极化特性.采用三维电磁仿真平台(XFDTD)设计了具有625个单元的平面矩形相控阵天线,计算了天线远场的主极化和交叉极化分量,进而利用空域极化描述子得到了不同波束指向下典型相控阵天线极化特性的变化规律.结果表明:相控阵天...     

Infinite phased arrays of microstrip antennas with parasiticelements: application to bandwidth enhancement

Microstrip phased array antennas obtained by the association of two interdigitated biperiodic coplanar subarrays are presented. One of these two subarrays is fed, and the other is parasitic. This type of array is studied for rectangular or triangular patches, using an infinite phased array model for the theoretical approach. The frequency bandwidth obtained with this geometry is larger than that of conventional monolayer microstrip antennas     

An affordable millimeter-wave beam-steerable antenna using interleaved planar subarrays

Design and fabrication aspects of an affordable planar beam steerable antenna array with a simple architecture are considered in this paper. Grouping the elements of a phased array into a number of partially overlapped subarrays and using a single phase shifter for each subarray, generally results in a considerable reduction in array size and manufacturing costs. However, overlapped subarrays require complicated corporate feed networks and array architectures that cannot be easily implemented using planar technologies. In this paper a novel feed network and array architecture for implementing a planar phased array of microstrip antennas is presented that enables the fabrication of low-sidelobe, compact, beam-steerable millimeter-wave arrays and facilitates integration of the RF front-end electronics with the antenna structure. This design uses a combination of series and parallel feeding schemes to achieve the desired array coefficients. The proposed approach is used to design a three-state switched-beam phased array with a scanning width of /spl plusmn/10/spl deg/. This phased array which is composed of 80 microstrip elements, achieves a gain of >20 dB, a sidelobe level of <-19 dB and a 10-dB bandwidth of >6.3% for all states of the beam. The antenna efficiency is measured at 33-36% in X band. It is shown that the proposed feeding scheme is insensitive to the mutual coupling among the elements.