随机幅相误差对线阵方向图最高副瓣电平的影响研究

副瓣电平是天线的重要技术指标之一,较低的副瓣电平可以减弱杂波影响、提高雷达的抗干扰能力。但在实际设计天线的过程中,不可避免的会引入随机误差,使得阵列的口径分布发生变化,直接影响天线阵的性能。随机误差的引入最终都可以表现为阵列各个单元的幅度误差和相位误差,故需要分析随机幅相误差对阵列天线副瓣电平的影响。本文以此出发,应用统计学理论,得到计入随机幅相误差后阵列副瓣区副瓣电平的统计特性,并由此分析在整个副瓣区域内最高副瓣电平的统计特性。结合计算机仿真,证明分析计算结果的正确性。     

基于遗传算法的栅格天线阵旁瓣电平优化方法

在推导出栅格天线阵列方向图的基础上,提出一种基于遗传算法的栅格天线阵旁瓣电平优化的方法。此方法首先简化栅格天线阵物理模型,给出等效模型下的阵列方向图,然后以栅格天线阵的短边电流幅度为优化参量,以阵列天线方位面的副瓣电平为适应度函数,利用遗传算法的最优化搜索得到满足副瓣要求的电流幅度,再通过电流幅度计算辐射单元阻抗,最终设计出满足要求的低旁瓣栅格天线阵。为了验证该方法的有效性,对一种频扫微带栅格天线进行了优化,在电磁仿真软件中对优化后的天线进行了仿真,根据设计结果加工制作了原型天线并进行了测试,测试结果显示优化后天线阵的副瓣电平降低了5dB,优化效果明显。     

互阻抗精度对实现天线极低副瓣的限制

实现极低副瓣阵列天线需要作精确的互耦补偿.如果阵列的互阻抗(或互耦系数)矩阵确知,理论上可以精确补偿互耦的影响,从而实现极低副瓣接收。但无论是计算还是测量得到的互阻抗矩阵都只有一定的精度,这个精度最终决定了补偿效果。本文研究了极低副瓣阵列天线中互耦补偿对互阻抗精度的要求;推导出了互阻抗误差与通道幅相误差的关系;进而得到了互阻抗误差与副瓣电平的关系。     

通道幅相误差对数字阵列天线性能影响及校准

为实现低副瓣数字阵列天线性能,需要对阵面通道幅相误差进行校准。针对此问题,定性分析了通道幅相误差、阵面通道数与数字阵列天线主要性能(副瓣电平、波束指向、增益)的相对关系,分析结果表明:通道间幅相误差越大,副瓣电平、波束指向、增益越差;通道数越多,副瓣电平、波束指向受通道误差影响越小,而增益受通道幅相误差的影响与阵面通道数无关。结合数字阵雷达实际使用中阵面通道幅相误差修调问题,重点研究了通道误差测量方法。给出了利用内监测法和中场测量法进行通道误差测量的原理、实现方法及适用条件,该2种通道误差测量方法可以作为互补手段使用。最后,给出了一种基于多次测量取平均值的数字阵列幅相误差校准方法,仿真结果表明:校准前后,通道幅相误差分别由2 d B和20°变为0.4 d B和2°,满足指标要求。     

应用于24GHz物位雷达的微带阵列天线设计

为了提高24 GHz物位雷达系统的精度和抗干扰能力,设计并制作了一款高增益、低副瓣、易集成的微带阵列天线。为了抑制天线的副瓣电平,该天线各阵元间的电流采用同相不等幅分布设计;同时,采用两种不同馈线的单元和串并联混合馈电网络,降低了馈电网络的设计难度。实测结果表明,该阵列天线的带宽为690 MHz(23.77~24.46 GHz),最大增益达到20.1 dBi,E面和H面的副瓣电平分别为-20.7 dB和-19.3 dB。该阵列天线结构紧凑、可靠性高,可用于24 GHz物位雷达系统。     

误差对低旁瓣阵列天线旁瓣电平的影响

前言近年来低旁瓣阵列天线受到了广泛的重视。理论上可以设计出具有任意旁瓣电平的阵列天线,然而,实际上阵列误差和其它各种缺陷都会限制旁瓣的降低。那么旁瓣电平实际上究竟能低到多少?这个问题实质上是探求阵列误差对天线阵列波瓣的影响。这种影响在有关文献中已作了广泛的分析。Ruze研究了激励电流的随机误差对阵列辐射波瓣的影响。Bailin和Ehrtich论述了引起激励电流随机误差的机械误差。     

基于数字波束形成阵列天线低副瓣实现方法研究

在阵列天线数字波束形成系统中,天线的副瓣性能是很重要的,低副瓣阵列天线是实现现代高性能通信的关键技术之一.本文对等三角形排列的多个阵元的几种幅度加权方法进行研究比较,通过仿真选择一种获得低副瓣电平的最优方法.     

真延时步进精度对宽带数字阵列雷达天线副瓣的影响

研究了宽带数字阵列雷达真延时(TTD)步进精度与最大天线副瓣电平的关系,通过分析将TTD步进精度等效为移相器的量化误差,并据此提出了一个TTD步进精度与最大天线副瓣电平之间的估算公式。仿真结果表明,提出的估算公式能够较为准确地估计出TTD步进精度,可为宽带数字阵列雷达设计具有超低副瓣天线方向图提供参考。     

相位加权在天线振幅加权中的应用

本文研究在天线振幅加权中,应用相位加权所能取得的结果。进行了理论分析和实际计算。计算结果表明,在天线振幅加权上,应用相位加权,能够进一步降低天线副瓣电平。这对于收发共用阵列,当接收阵列与发射阵列的副瓣要求不同时,提供了实际可行的有效设计方法。     

采用FFT-PSO策略的多约束稀疏阵天线方向图综合

采用稀疏布阵的相控阵测控天线,阵元等幅激励时的阵列峰值副瓣电平无法满足指标要求.在考虑天线增益、半功率波束宽度等指标约束时设计了合适的适应度函数,并基于粒子群算法(PSO)对阵元激励幅度进行优化以降低天线副瓣电平.同时,分析了等间距栅格平面阵列天线方向图与离散傅里叶变换的关系,采用快速傅里叶变换(FFT)降低了阵列方向图计算复杂度.仿真结果表明,该方法可有效降低峰值副瓣电平和计算复杂度.     

平板端射阵列栅瓣抑制研究

平板端射天线通过优化产生了特殊的组阵规律即天线间距为1.5倍波长的阵列形式,该阵列形式存在栅瓣问题。本文通过提出一种解决栅瓣的途径——正交信号激励的阵列形式,建立了阵列模型,针对阵列模型开展了大量仿真计算,仿真结果证明该阵列形式可以有效抑制栅瓣,实现较低的峰值副瓣电平。     

随机误差对电扫阵列天线副瓣和方向性系数的影响

研究随机误差对电扫阵列天线(包括频扫和相扫天线)方向性和副瓣电平的影响,根据频扫阵列天线实际存在的随机误差给出了计算结果。     

小型单脉冲SSR天线的研制

介绍了一种单脉冲SSR平面阵列天线的研制，其特点是在满足天线方向图3dB宽度的情况下，使天线和波束副瓣尽可能低，确保差波束完全覆盖和波束水平副瓣电平，不出现副瓣应答。     

随机误差对电扫阵列天线副瓣和方向性系数的影响

研究随机误差对电扫阵列天线（包括频扫和相扫天线）方向性和副瓣电平的影响，根据频扫阵列天线实际存在的随机误差给出了计算结果。     

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。     

宽带低副瓣微带反射阵列天线

为了实现便携式雷达设备的轻小型化,系统采用微带反射阵列天线替代传统的抛物反射面天线.该天线设计的难点是如何实现雷达工作频带内的天线低副瓣特性.采用微带延迟线的移相方案,并提出微带贴片与延迟线满足线性相移关系的匹配原则,实现了反射阵列天线的宽带低副瓣特性.实测结果表明,在X频段3.2%的带宽内,天线副瓣电平低于-25 dB,并且天线效率不低于50%.     

低副瓣和极低副瓣天线综述

副瓣电平是天线电性能的一项重要指标。目前,在不少埸合下,它的重要性已排在增益和波束宽度等指标之前。本文先介绍国内外低副瓣和极低副瓣天线的现状,然后从阵列天线和反射面天线两个方面来介绍目前为实现低副瓣和极低副瓣所采用的主要技术措施,同时也谈一些作者自己的看法。     

雷达罩“闪烁瓣”的计算

在考虑雷达罩体的反射影响情况下，研究加罩后的天线方向图，给出平均副瓣电平、均方根副瓣电平及其方根误差的计算方法。     

基于遗传算法的共形阵副瓣电平抑制研究

针对扫描范围有限的共形阵列天线,在保证天线孔径不变的情况下,基于遗传算法提出了以天线开关矩阵为变量,以最大副瓣电平最小化为优化目标的优化算法。仿真结果表明,该方法可以有效降低天线副瓣电平,提升阵列优化效率。     

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。