毫米波锥面共形相控阵天线的仿真与优化*

以弹载共形相控阵雷达导引头天线为应用背景,在未考虑极化的情况下,首先推导了任意共形天线单元方向图从局部极坐标系到全局极坐标系转换的一种实用方法;然后采用凹槽加载的中心馈电方式设计了毫米波锥面共形微带天线单元,并建立锥面共形相控阵天线模型,推导了锥面共形天线阵列的导向矢量及其方向图函数;最后采用能量迭代法对15 阵元的锥面共形相控阵天线方向图进行了仿真优化,在副瓣电平约束和零点约束两种情况下,分别给出了相应最优加权矢量的求解方法,实现了对方向图波束指向、副瓣电平以及零点的控制。     

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。     

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。     

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.     

带有EBG反射板的缝隙多层宽带微带阵列天线

宽带微带天线多使用缝隙结构和多层结构,在扩展阻抗带宽的同时天线方向图副瓣与后瓣电平变大,降低了天线性能,限制了应用。小型化金属EBG结构反射板具有高阻抗表面特性,可利用其减小天线厚度提升方向图性能。通过结构设计与优化,相对于普通反射板结构,天线前后比提升了1.29dB,最大副瓣电平降低了3.16dB。天线至反射板的距离也被缩小至14mm（＜λ/4）,降低了天线剖面。测试结果说明,对于改善多层天线、缝隙耦合天线方向图特性,提升天线前后比,缩小天线厚度这种结构天线非常有效。     

天线副瓣对雷达探测的影响研究

雷达天线均有副瓣,而且覆盖主瓣以外的所有区域。为了分析天线副瓣辐射对雷达探测的影响,建立了副瓣辐射、副瓣接收模型,给出了副瓣损耗因子、杂波增强因子与天线主瓣零点宽度、平均副瓣电平的关系公式。理论分析和计算表明,天线副瓣对雷达最大探测距离有一定的影响,对副瓣自卫距离有较大的影响,对杂波的影响很小。当天线副瓣较低时(平均副瓣电平优于-30dB),副瓣损耗因子对最大探测距离的影响可忽略不计;当天线副瓣较高时(平均副瓣电平-27~-20dB),副瓣损耗因子对最大探测距离的影响应予考虑。     

Fresnel区板天线辐射特性的矢量场分析

本文利用矢量场绕射理论分析研究Ｆｒｅｓｎｅｌ区板天线的辐射特性，并统一考虑馈源对天线增益、副瓣电平和交叉极化等参数的影响，所做工作适用于透射型和反射型Ｆｒｅｓｎｅｌ区板天线。天线远场方向图的计算和实测结果吻合较好，表明本文建立的Ｆｒｅｓｎｅｌ区板天线矢量场绕射模型的有效性。     

基于准光技术的亚毫米波单脉冲天线

基于准光技术在亚毫米波频段设计分析了一种单脉冲天线。采用时域有限差分(FDTD) 方法结合斯特拉顿-朱兰成(Stratton-Chu)公式对该准光单脉冲天线的辐射性能进行了严格的仿真分析。为了进一步抑制辐射和波束方向图的副瓣电平,引入了修正的介质双曲透镜。仿真结果表明,该单脉冲介质透镜天线具有良好的辐射特性,其中和波束的副瓣电平小于-11.9 dB,差波束的零深低于-30.0 dB,不平衡度小于0.50 dB。     

天线副瓣对雷达探测的影响研究

雷达天线均有副瓣,而且覆盖主瓣以外的所有区域。为了分析天线副瓣辐射对雷达探测的影响,建立了副瓣辐射、副瓣接收模型,给出了副瓣损耗因子、杂波增强因子与天线主瓣零点宽度、平均副瓣电平的关系公式。理论分析和计算表明,天线副瓣对雷达最大探测距离有一定的影响,对副瓣自卫距离有较大的影响,对杂波的影响很小。当天线副瓣较低时（平均副瓣电平优于-30 dB）,副瓣损耗因子对最大探测距离的影响可忽略不计;当天线副瓣较高时（平均副瓣电平-27～-20 dB）,副瓣损耗因子对最大探测距离的影响应予考虑。     

宽带单脊波导缝隙天线阵设计

给出了一种新型脊波导宽边缝隙天线阵设计,天线阵被分成几个子阵形式,通过膜片的激励方式,由一个半高波导功分器馈电.设计、加工了一根16元波导天线阵,测试得到11.3%的阻抗带宽(VSWR＜1.5),天线辐射方向图最大副瓣电平低于-12 dB,具有低于-40 dB的交叉极化特性.