基于耦合振荡器阵列的非线性有源天线阵

利用耦合振荡器阵列实现有源集成天线阵电扫描,可以实现相控阵天线高效率、低成本、小型化。文中利用Y-参数对利用任意耦合网络实现的耦合振荡器阵列进行了分析,得到了系统幅度及相位非线性动力系统的微分方程组,然后针对利用耦合振荡器阵列实现非线性有源天线阵列这一实际应用,提出了一种不用移相器实现有源天线阵列波束扫描的方法,并进行了稳定性分析。最后利用计算机仿真验证了该方法的可行性。     

非线性有源天线阵波束扫描技术研究

三种耦合振荡器阵列可用于非线性有源天线的波束扫描:注入锁相振荡器阵列、双边耦合振荡器阵列和耦合锁相环阵列.首先对这三种类型阵列的非线性微分方程进行了分析,在实验基础上研究了这三种拓扑结构存在的问题,针对其中的缺陷提出了一种新型串行单边耦合的有源集成天线阵列,实验表明该阵列锁相带宽宽、相噪低,可用于无移相器的波束扫描.     

基于注频锁相振荡器阵列的多波束扫描技术

研究了利用注频锁相振荡器阵列实现非线性有源天线阵多波束扫描技术,给出了注频锁相振荡器阵列的拓扑结构及相位动力学方程组,建立了基于注频锁相振荡器阵列的多波束天线加权模型并详细分析了加权矩阵的确定方法,最后对直线阵和矩形平面阵多波束扫描的方向图进行了计算机仿真并搭建了两波束扫描实验系统,进一步验证了该技术的可行性.     

非线性有源天线阵接收技术研究

利用注入耦合振荡器阵列直接实现非线性接收波束合成,具有旁瓣低的优点,但难以实现接收波束扫描.因此提出了一种非线性有源天线阵接收的新技术,采用耦合振荡器阵列作为本振对接收信号进行混频,在中频进行波束合成.由于阵列单元间相位差可控,能实现接收波束扫描,还可用于生成和差接收波束.实验表明该技术可用于构建非线性有源天线阵的接收系统.     

双边耦合振荡器阵列自由振荡频率调节方法仿真及实验研究

耦合振荡器阵列可以通过调节单元的自由振荡频率实现阵面的特定相位分布,从而不用移相器实现有源天线阵波束电扫描.文中推导了双边耦合振荡器阵列实现阵面特定的相位分布时各单元自由振荡频率应满足的方程组.从方程中得到,如果调节首单元的自由振荡频率稍高于阵列内部单元,同时调节末单元的自由振荡频率稍低于阵列内部的单元,则可得到阵面正梯度的相位分布.但从另外几篇公开发表的相关论文的分析中却得到了相反的结论,文中提出了验证方法,并利用仿真和实验进行了验证,证明了文中结论的正确性.     

非线性有源天线阵多波束相位分布控制方法

研究了基于注频锁相振荡器阵列的非线性有源天线阵多波束拓扑结构模型,详细分析了一维线阵、二维面阵多波束相位分布的控制方法并完成了一维线阵、二维面阵的相位分布仿真和方向图仿真,验证了该方法的有效性。最后,完成了多波束性能的分析。     

矩形耦合本振阵列接收波束形成

分析了耦合振荡器阵列的波束接收原理,以二维矩形耦合振荡器阵列为本振阵列,推导了产生均匀平面相位分布的控制方法,确定了波束形成的相位加权矢量,并通过仿真验证理论分析结果,为耦合振荡器阵列在天线接收技术的应用提供理论参考.     

基于注频锁相技术的发射波束形成系统

研究了利用注频锁相技术实现低成本、高集成度、高效率的发射波束形成系统。首先介绍了发射波束形成的原理,并研究了注频锁相振荡器相位系统平衡点的稳定性,根据注频锁相振荡器的相位噪声理论给出了注频锁相振荡器阵列的设计原则,然后根据理论分析设计了一种可以产生高稳定度、低相位噪声具有任意相位加权系数的多通道射频相干信号的波束形成系统,利用计算机仿真该系统实现了发射波束扫描,证明了基于注频锁相技术的发射波束形成系统的可实现性。最后搭建了四通道注频锁相振荡器阵列,测量结果表明注频锁相振荡器阵列可以产生具有任意相位加权系统的多通道相干信号,进一步证明了该发射波束形成系统的有效性。     

复合左右手微带有源漏波阵列天线

本文通过分析左右手传输线的后向波理论,提出了一种基于复合左右手传输线的有源漏波阵列天线。该天线的有源辐射单元部分采用左右手传输线结构,通过添加有源放大器和移相器,在传输方向上可以实现前后向波束大范围扫描,在组阵方向实现波束相扫,整个阵列实现两维电扫功能。仿真与实验结果吻合良好,表明该设计方法的正确性和可行性。     

基于投影矩阵法的阵列天线波束形成方法

该文介绍一种阵列天线波束形成的新算法投影矩阵法,包括复系数、仅相位、仅幅度的波束形成技术,并推广应用到多目标波束综合设计中。文中首先给出采用投影矩阵法进行阵列天线复系数和仅相位波束形成的计算方法,然后提出仅幅度控制下的投影矩阵法,并进一步应用到多目标波束同时优化设计中。该文计算了多种工程应用例子,特别是满足全口径和多子孔径波束优化的仅幅度控制技术、满足多波束优化的仅相位控制及共用幅度优化技术,对算例的设计达到了采用优化激励系数控制波束指向、波束赋形、旁瓣电平等性能要求,实现了阵列天线的波束形成。仿真结果说明了投影矩阵法的有效性,适用范围广泛。      

一种新型极化捷变有源微带天线阵

本文提出了一种新颖的极化捷变放大器型有源微带天线阵,只要在馈电端电控单一有源电路就能实现整个微带天线面阵极化的捷变和信号的放大.利用角馈方形微带贴片设计了一副具有高隔离度和低交叉极化的新颖16元双极化面阵,并分析了天线阵的共极化和交叉极化方向图.介绍了有源电路的设计.该电路利用一专用电控移相器,通过改变场效应管(FET)栅极的直流控制电压,电控两极化端口间的0°或90°相差,实现天线阵由线极化到圆极化的捷变.低噪声放大器(LNA)不仅使有源天线增益提高12-14dB,而且改善了天线的驻波比带宽和隔离度.文中给出了无源双极化阵和有源阵的实验结果,证实了理论的有效性.     

基于DDS的有源相控阵天线

有源相控阵天线不仅能提高通信系统的性能,而且还能扩充其功能,所以在通信领域的应用越来越广泛.本文介绍一种没有高频移相器的8单元有源相控阵天线系统,它由平面天线阵、数字T/R组件、接收DBF和系统控制分析软件等组成.其基本原理是在发射模式下,利用直接数字合成(DDS)代替传统的高频移相器和衰减器.由于DDS的工作频率比较低,需要通过上变频到系统所需要的工作频率(2.0GHz).在发射模式下,通过控制DDS完成发射波束形成所必需的幅度、相位加权和上变频所必需的本振信号;在接收模式下,则利用DDS技术产生接收信号下变频所必需的本振信号,然后采用DBF技术形成接收波束.文中详细介绍了基于DDS的有源相控阵天线的实现方法和实验结果.通过8单元基于DDS的有源相控阵天线系统的研究,证实了DDS技术在相控阵天线中应用的显著优点和相控阵天线在通信领域具有潜在应用市场.     

复权重天线馈电网络的发展现状

近年来,在新兴的通信技术与军事技术的驱动下,多模天线单元与非常规天线阵成为天线技术中的研究热点。这类天线包括各种新型的用到复权重馈电网络的多模天线单元、相位中心连续可移动虚拟天线阵、阵元方向图分集天线阵等等,它们都有重要的应用前景。然而复权重馈电网络的现行解决方案是在馈电网络各支路中级联移相器和可变增益放大器,通过复杂的有源电路甚至有源系统实现。已有方案存在结构复杂、成本高、功耗大等缺点。因此,研究结构简单、低成本、低功耗的无源复权重馈电网络,尤其是可电调无源复权重馈电网络,具有重要的科学意义与广泛的应用价值。文章在这方面提出了若干新的设想。     

非线性有源天线阵稳定时间分析

研究了非线性有源天线阵三种拓扑结构:注入锁相耦合振荡器阵列、单边耦合振荡器阵列和双边耦合振荡器阵列,推导了三种阵列结构相位动力学方程的统一形式;分析了当频率控制参量发生改变时,系统从一个稳定状态向另一个稳定状态跃迁的暂态过程.对阵列的稳定时间进行了估计,给出了阵列稳定时间的解析表达式.对阵列的暂态过程进行了计算机仿真,对理论分析结果进行了验证.     

一种低方向性的球形共形全向天线阵列设计

传统的球形共形天线阵列馈电网络复杂,每个天线单元需要单独馈电和控制相位,导致天线阵列效 率较低。文中提出了一种采用口径耦合馈电的单馈球面共形全向天线阵。为球形天线阵列设计了一个1 分30 的馈 电网络且直接集成在了阵列内部。这样可以通过一个端口给所有的天线单元馈电,从而降低了馈电的复杂度,提高 了天线效率。阵列的方向图在x-y 平面上是全向的。x-y 平面的增益变化小于1 dB,x-z 平面的半功率波瓣宽度约为 120°,实现了比传统全向更大的空间覆盖范围。天线的方向图最大增益为1 dBi。     

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.     

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。     

小型化定向中波天线阵的设计

为了实现定向中波天线阵的小型化,采用现代专业电磁仿真软件FEKO,对常规的中波T型天线进行改进和优化设计使其达到小型化,并以此为天线单元,进行三单元组阵,采用不等幅、不同相馈电技术,从而实现定向中波天线阵的小型化设计,具有一定的工程应用前景。