低互耦星载相控阵天线设计

介绍了一款工作于Ku频段的低互耦星载相控阵天线的设计方法, 采用在阵列单元周围加载金属腔体的方式降低阵列单元之间的互耦效应, 从而改善相控阵天线的方向图扫描特性.针对相控阵天线在二维±60°范围内低副瓣波束扫描的特点, 对5×5子阵和16×16阵列进行了研究, 验证了阵列的互耦降低方法的有效性和电性能.研究结果表明:相控阵单元间互耦小于-16 dB, 而相控阵单元在15.1~16.8 GHz电压驻波比小于2, 相对带宽11%;在频率为f₀±500 MHz范围内, E面3 dB波束宽度大于98°, 5 dB波束宽度大于113°, H面3 dB波束宽度大于113°, 5 dB波束宽度大于122°.在仿真设计的基础上, 研制了子阵天线试验样机, 测试结果与设计结果吻合良好, 证明了降低互耦方法的有效性, 天线单元方向图满足在±60°范围内波束扫描的要求, 可应用于相控阵雷达系统.     

耦合激励系数及对称振子阵列天线的有源方向图研究

为了深入探讨相控阵天线单元间的耦合对阵中单元方向图的影响,以阵列天线单元S参数为基础,给出了阵列天线单元的耦合激励系数计算公式,利用阵列天线单元间的耦合激励系数分析计算阵中单元的有源辐射方向图.同时利用矩量法分析由偶极子单元组成的阵列,并把阵列中每个单元的感应电流幅度和相位与耦合激励系数的幅度和相位进行比较,二者数据基本一致.矩量法计算的单元有源方向图与本文提出方法的计算结果吻合良好,验证了本文给出的阵列耦合激励系数及阵列天线阵中单元有源方向图计算方法的可靠性.     

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.     

一种串馈的非规则天线阵

均匀规则阵列天线的副瓣电平较差,且波束宽度较宽,不太适合于一维高精度相控阵雷达系统.针对这些要求,提出了一种基于串联馈电网络结构的非规则天线阵列.该阵列采用串馈方式,结合带空腔的微波多层板技术,通过带状线缝隙耦合方式,避免了背向辐射,同时获得宽带特性.该阵列采用遗传算法对阵列进行优化,获得低于-18 dB的理论副瓣电平,同时相比均匀规则阵而言,波束宽度仅有0.2°的拓宽.对于20°的波束宽度而言,该波束宽度扩宽量可以忽略不计.该阵列的实测2:1驻波带宽为19.8%,方向图带宽为12.2%,在方向图带宽内,阵列的实测副瓣电平低于-16 dB,阵列的带内测试增益高于11.7 dBi,实测结果和理论设计相吻合,表明该天线阵列适用于一维相控阵天线.     

一种双极化L波段微带阵列天线设计

本文介绍了一种双极化L波段微带阵列天线的设计思路和方法,该阵列单元采用H形缝隙耦合的双极化微带天线形式,阵列采用泰勒阵综合。对单元天线和阵列进行了优化设计,并制作了实物,给出了实测结果。研制的L波段阵列3d B波束宽度≤21.64°,在波束宽度内交叉极化电平≤29.76d B,两个极化的主波束效率≥95%。     

地基倾斜相控阵天线扫描空域分析

介绍了相控阵天线在扫描时的坐标变换,并阐述了地基倾斜放置相控阵天线在扫描时的坐标变换。给出了全局扫描空域的公式,利用uv空间中的全局扫描空域和实虚空间中的方向图来精确控制栅瓣在扫描后进入到实空间的程度,就能对相控阵几何参数进行优化。在基本扫描空域求解方法的基础上引入阵列波束宽度约束,直观体现了相控阵天线的扫描空域特点。     

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。     

新型Ka频段宽角扫描圆极化相控阵天线

提出了一种新型的Ka频段圆极化相控阵天线。天线单元以单馈电开槽贴片天线为基础实现圆极化,通过微带贴片表面加载介质和辅助辐射器,展宽了天线波束宽度并优化了单元轴比。以该天线为阵列单元,采用顺序旋转布阵技术优化得到的2×2子阵,其辐射方向图具有良好的旋转对称性,由该子阵扩展形成的相控阵天线,有效地实现了圆极化宽角扫描特性。以8×8矩形阵列为例,仿真分析了此类二维相控阵天线波束扫描过程中的方向图和极化特性。研究结果表明,天线在工作频段内可实现方位360°、俯仰±60°扫描,扫描范围内天线增益波动和轴比均小于3 dB,同时该天线具有低剖面（高度尺寸为0.08λ0,λ0为空气介质波长）、结构简单、易于加工和集成等特点,非常适合小型化或一体化相控阵天线系统应用。     

天线阵列方向图调零算法研究

军用雷达经常在存在电子干扰的环境中作战,如果天线阵列方向图能在干扰方向形成零陷,将大大提高雷达整机性能.本文分别研究了天线单元的馈电幅相控制、幅度控制、相位控制算法,给出了仿真结果.这些算法具有思路简单、计算速度快、稳定性好的特点,适用于自适应天线阵列,对相控阵调零算法亦有参考价值.     

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.     

一种宽带双极化波导阵列天线的设计

设计了一种适用于雷达、通信等领域的宽带双极化波导阵列天线。天线的垂直极化信号通过波导阻抗变换直接馈电实现,水平极化信号通过由垂直极化信号馈电、缝隙耦合的方式实现。设计的阵列天线在12 GHz～15 GHz的频带内驻波比小于2,交叉极化低于25 dB,单元增益在带内大于8 dB,波束宽度大于60°。加工天线后实测结果与仿真结果吻合,该种阵列天线既适合固定波束阵列天线,又适合具有相扫功能的阵列天线。     

雷达导引头天线技术发展趋势探讨

基于现代雷达技术的发展和应用,详细分析了雷达导引头天线技术的发展趋势。由于雷达导引头对天线性能的特殊需求,在回顾反射面天线技术的发展过程的基础上,着重探讨了阵列天线技术,包括波导裂缝阵天线技术、有源相控阵天线技术以及共型天线阵技术在雷达导引头中的应用,从而对其发展趋势进行了探讨和分析,非线性有源天线阵技术的出现将会极大地推动导引头相控阵天线技术的发展。     

波导缝隙相阵天线阵面平面度误差分析

在简要介绍平面度误差理论的基础上,根据波导缝隙相阵天线的结构特点,对影响天线阵面平面度误差因素进行分析;介绍实际测量方法,以便于在波导缝隙相阵天线结构设计和加工中,进行合理的公差分配及测量。     

一维液晶全息编码相控阵天线设计与实现

针对小型极化相控阵雷达精确信号目标探测应用背景,为降低传统T/R相控阵天馈系统设计及调试复杂度,满足低功耗、低损耗、低成本制造、轻薄等应用需求,提出了一种液晶全息编码相控阵天线.主体采用小型化全息辐射单元、慢波结构、平行板波导馈电系统构成的一维全息电控扫描相控阵天线,利用成熟液晶面板制造工艺,通过控制全息辐射单元下方液晶分子的偏转状态调节天线谐振频点,组成全息编码相控阵天线.天线结构通过仿真优化确定,并在实物加工和测量基础上通过全息优化算法及电压灰度控制降低由耦合作用引入的副瓣性能恶化度,用梯度递减的搜索算法结合适当的目标函数优化算法实现方向图的最优控制.实测结果表明,该天线的波束扫描角度达到±49°,经过算法优化后,波束指向角准确度改善3°,旁瓣抑制电平改善1.7 dB.     

适于一维相控阵宽角扫描的非对称单脊波导裂缝线源

非对称单脊波导裂缝线源是一种新型相控阵天线辐射单元。由该种单元垂直放置构成的平面相控阵天线在水平面可实现宽角(60)扫描,在波束扫描时,还可以避免寄生副瓣的出现。同时,该种单元本身在垂直面易于实现较低的副瓣电平。本文从理论和实验上对非对称单脊波导裂缝阵天线进行了研究,解决了该种线源设计过程中的基本理论和关键技术。十六单元样品线源远场实验结果与理论值的一致性说明了本文的理论分析和实现途径是正确有效的。     

加载调流电感的超宽带紧耦合阵列天线

基于阵列天线依靠阵元间电磁耦合拓展带宽的理论,提出阵元调流电感加载技术,设计一种新型超宽带相控阵天线。相比于一般紧耦合阵列天线,将工作带宽从5 倍频程提高至8. 8 倍频程。通过对天线进行加工与测试,验证其具备良好的波束特性和较高的辐射效率。其结果是该阵列天线可广泛应用于具备侦察、干扰、探测、通信等多功能电子系统。     

FDTD analysis of phased array antennas

This work presents a new application of the finite-difference time-domain (FDTD) method to the generalized analysis of phased array antennas. The generality of the FDTD method brings important advantages to the phased array antenna analysis problem, allowing the modeling of complex conductor and dielectric geometries with relative ease. Additionally, a new broad-band FDTD periodic boundary condition is developed which allows the array problem to be simplified to a periodic unit cell computational domain. This hybrid frequency/time-domain periodic boundary condition enables solution of the periodic phased array problem for arbitrary scan conditions in a broadband fashion. The new method is applied to waveguide and stacked microstrip antenna arrays and the numerical results are compared to experimental or analytic solutions, demonstrating the validity and utility of this method     

Microstrip Antenna–Oscillators Integrated with a Waveguide Built in a Dielectric Substrate

The design of a microwave oscillator based on a microstrip log-periodic antenna integrated with a field effect transistor and a waveguide built in a dielectric substrate has been developed and analyzed. The waveguide geometry provides the possibility of propagation and radiation at both the fundamental frequency of the log-periodic antenna and harmonics. Computer simulation of the oscillator design in a frequency range near resonance frequencies of the log-periodic antenna is conducted. The possibility of summation of powers of several antenna–oscillators arranged ias a linear phased array is investigated.     

一种基于紧耦合结构的超宽带天线阵列设计

设计了一种超宽带紧耦合天线阵列,该超宽带天线由两层印刷有偶极子单元的周期结构构成,上层互不相连的偶极子单元为寄生层,下层在E 面增加了强耦合结构的偶极子单元为辐射单元层。馈电网络由Marchaned 巴伦和宽带Wilkinson 功分器组成。仿真结果表明:天线法向辐射时在0.9 GHz ~4.8 GHz 内具有良好的阻抗匹配带宽(VSWR<2),在1 GHz ~4 GHz频段内可以实现E 面60度、H 面45度的扫描范围。该天线具有超带宽、大扫描角、轻薄化等特点,在超宽带小型化相控阵天线中有良好应用前景。     

Circularly-Polarized Phase Shifter for Use in Phased Array Antennas

An X-band, circularly-polarized, nonreciprocal, ferrite phase shifter has been developed whose size and electrical performance are favorably suited for use in transmission or reflection-type phased arrays requiring element center-to-center spacings of about 0.5 /spl lambda/. The phase shifter has the same configuration as a Faraday rotator with a ferrite rod located at the center of a circular waveguide with an axially applied field. If a circularly polarized wave is passed through this geometry, a nonreciprocal phase-current characteristic is obtained. The array antenna is configured so that no phase-control field reversals are needed between transmit and receive modes of RADAR operation. The radiating element has been designed as an integral part of the beam steering element using waveguide array simulator techniques, this paper will discuss various design problems and performance of the beam steering element. A 1300-element phased array was constructed and tested. Its performance, as it relates to the phase-setting accuracy of 1300 phase-shifter constituents, is stated briefly.