阵列天线方向图仿真系统设计与研究

针对阵列天线的布阵问题,设计了一种阵列天线仿真系统,实现了阵列天线设计的可视化操作。通过设置阵元数、波长、阵元间距等天线相关参数,系统能够实现直线、平面、圆形和圆柱四类阵列天线的仿真分析。针对四类阵列天线稀疏布阵问题,系统采用遗传算法,对稀疏阵列天线的方向图特性进行研究。通过系统的仿真,用户可以直观地观察阵列天线方向图的变化,从而调整相关参数实现阵列天线方向图的优化设计。该仿真系统具有操作简单、页面简洁、交互性强等特点,能够支持和辅助用户分析与设计阵列天线。     

自适应阵列智能天线抗干扰性能研究

分析了自适应阵列智能天线的基本原理,给出了基于复数LMS算法的自适应阵列智能天线波束形成方法,同时对该智能天线抗干扰性能进行了Matlab仿真,理论分析和仿真结果表明:自适应阵列智能天线阵能够实时地调整天线方向,使天线的主波束对准期望信号方向,零陷对准干扰方向从而抑制干扰信号,在干扰和低信噪比环境下,接收端使用智能天线可以大大降低误码率,该智能天线具有较强的抗干扰性能。     

基于SIW的Ka波段低副瓣缝隙阵列天线设计

为提高阵列天线的抗干扰能力,设计实现了一种Ka波段的8×8低剖面低副瓣小型缝隙阵列天线。天线通过双层基片集成波导结构实现低剖面与小型化;利用渐变式斜极化缝隙单元与对折反向式一分八不等分威尔金森功分器实现了切比雪夫分布,从而抑制副瓣电平(SLL)。仿真结果表明,该天线S₁₁<-10dB的阻抗带宽约5%,工作频带36～38GHz内增益23.3dBi,水平方向SLL低于-20.2dB,垂直方向SLL低于-22dB,阵列尺寸为6.4λ₀×6.4λ₀×0.14λ₀。     

基于新型耦合器的紧耦合阵列天线研究

紧耦合阵列天线具备超宽带性能,可广泛应用于雷达、通信、情报侦察等领域。提出了一种采用新型电容耦合器的宽带紧耦合阵列天线,获得了宽带性能。该电容耦合器通过将两条部分重叠的传输线沿阿基米德螺旋曲线缠绕而获得,可以得到阵元间的强电容耦合,同时为了增加相邻天线单元间的电容,耦合器采用了双层印刷结构。此外,采用集成的宽带巴伦和电介质覆层,进一步提高了天线的宽带匹配性能。仿真结果表明,所设计的紧耦合阵列天线阵列在1.2～6.2 GHz范围内有源驻波小于3,同时在所有平面中扫描角达到45°。制造并测试了天线样机,测量结果表明所设计的天线在有源驻波小于3时阻抗带宽达到5.2:1。     

基于遗传算法的小型高增益阵列天线设计

针对小型化毫米波雷达对大探测范围及远距离探测的需求,提出了一种Ka波段串并联混合馈电的微带阵列天线。天线阵列采用模块化设计,通过采用遗传算法优化调整子阵列的相对位置控制波束宽度及增益。仿真及加工实测得到天线在中心频率36 GHz的E、H面波束宽度为28°、15°,最大增益15 dBi,测试与仿真结果基本符合,表明该天线阵列适用于小型毫米波雷达。     

基于轨道角动量的双频阵列天线的设计与分析

随着通信技术的蓬勃发展,通信频带变得越来越拥挤。为了提升频谱效率和信道容量,基于轨道角动量的思想,以同轴馈电的贴片微带天线为阵元,设计了一种可以携带轨道角动量涡旋电磁波的双频微带阵列天线。HFSS的仿真结果表明,该天线的-10 dB带宽为11.37～22.77 GHz和25.06～31.71 GHz,可以产生多种模态值的OAM波束,而且各个模态的OAM波束具有良好的对称性和旋转性,并且在中心频率21 GHz和27 GHz能同时产生OAM涡旋电磁波。该系统在未来的移动通信(6G)具有广阔的应用前景。     

基于相关性矩阵的环形天线阵列的研究

空间相关性是多输入多输出(MIMO)无线通信系统急需解决的问题。MIMO系统的容量增长与无线信道的空间相关特性紧密联系。本文分析了这些特性与信道容量的关系,利用相关性矩阵对圆形天线阵列的分析,分析结果可以证明圆形天线阵列的半径的减小意味着信噪比的减小。     

阵列天线的FEKO仿真分析

为在有限的硬件资源下,对复杂单元的大规模阵列天线进行有效分析,提出采用FEKO软件分析任意大规模阵列天线的有效方法. 首先应用FEKO进行相控阵分析,然后根据阵列天线的单元激励方向图(Active Element Pattern,AEP)进行阵列天线FEKO仿真分析. 实例表明,在普通硬件资源条件下,FEKO仿真分析可以在考虑单元互耦等实际因素的影响下,分析任意大规模阵列的方向图和端口特性等指标.     

GPS天线阵抗干扰射频前端设计

卫星导航定位系统的抗干扰技术研究意义重大。基于天线阵列的抗干扰技术需要同时采集多路GPS天线信号,而通用GPS接收机大多只能接收单路天线信号,难以满足需求。为此,设计了一种四元天线阵列的GPS抗干扰射频前端。通过四元天线阵列分别接收四路GPS信号,经过低噪声放大器、射频滤波器、下变频到中频信号,以供给后级A/D采样,经抗干扰模块后达到抗干扰目的。最后,对此射频前端进行整体电路测试,并给出了测试结果。经实际应用,验证了该系统方案的可行性。     

基于COLD阵列的联合稀疏重构信号DOA估计方法

针对窄带和宽带两种情形,提出了一种基于同点正交磁环偶极子矢量天线（Co-centered orthogonal loop and dipole,COLD）阵列的联合稀疏重构信号波达方向（Direction-of-arrival,DOA）估计方法。该方法首先构造极化-空间域协方差矩阵,并对其第一列进行稀疏表示,在此基础上利用COLD阵列可视为相互垂直的磁环阵列和偶极子阵列这一特点,采用l2-范数约束下的凸优化（l1-范数）联合稀疏重构技术实现信号DOA估计。仿真实验表明,该方法较之现有方法具有分辨力高、估计精度高等优点。     

残留频差对自适应阵列天线的影响

自适应阵列天线可以通过数字下变频实现信号正交化,把中频数字信号转换到零中频,然后进行加权求和。分析了变频过程中因没有进行载波同步所导致的残留频差对自适应阵列天线算法的影响。通过详细的理论分析表明,只要上、下变频采用相同本振,残留频差对算法并没有影响,即使对带通采样系统,该结论同样成立。对频谱、阵列增益的仿真证明了理论分析的正确性。     

基于微遗传算法的稀疏天线阵列优化方法

为生成无栅瓣、高空间分辨率的方向图,均匀平面阵列使用的天线单元数量很多,实现难度和成本高。稀疏布阵只需要相对较少的单元数目,会出现旁瓣电平升高、测向模糊等问题。通过对天线阵列特性进行分析,以全向一致、无栅瓣、低旁瓣的高分辨方向图为目标,利用微遗传算法对多重圆环阵列单元的位置参数进行优化,性能分析表明综合出的多重圆环阵列具有方位角对称、旁瓣电平低、起伏小的特点,且该算法优化效率高、收敛速度快。     

基于遗传算法的低副瓣阵列天线综合

为得到更低副瓣的方向图,建立16单元线天线阵和32×32单元面天线阵遗传算法模型,并对这两类阵列天线方向图进行综合。将综合仿真结果与Chebyshev、Taylor两种传统综合方法进行比较。比较结果表明,遗传算法优化方向图的第1副瓣电平可达-40dB,且优化效率比传统方法高很多。为遗传算法在阵列天线方向图综合中的应用提供了技术支持。     

遗传算法在阵列天线方向图综合中的应用

应用实数编码的遗传算法进行阵列天线方向图综合的优化设计.针对阵列天线方向图综合的特点,运用算法,通过优化单元电流幅度、阵元间距,对阵列天线方向图进行了综合优化,其中包括方向图的波瓣控制和零点生成,并同时压低旁瓣电平使其达到期望值.仿真结果表明,通过优化,天线阵的辐射特性获得很大的改善,在主瓣宽度满足要求的情况下,副瓣电平也可达到-33.6100dB.良好的仿真结果表明遗传算法在阵列天线方向图综合中的应用是有效的,有良好的应用前景.     

基于混沌粒子群算法的阵列天线容差分析

研究阵列天线性能优化设计,针对阵列天线幅相误差对天线性能的影响,传统的阵列天线容差分析采用统计理论方法,前提需要假设幅相误差服从某种概率分布,导致不同分布的幅相误差对应不同的结论形式,并且公式推导过程复杂.为了在建立阵列天线最坏情况容差分析的数学模型,提出了一种混沌粒子群算法简单实用的阵列天线最坏情况容差分析方法.通过在粒子群算法中利用混沌技术优化初始种群,并对位置更新时引入混沌扰动项和位置更新后进行边界约束,进行仿真,提高了粒子群算法的全局搜索能力.结果验证了算法在最坏情况分析时,可以得到在准确性和稳定性方面的优化结果.     

射频仿真实验室阵列天线物理校准方法

结合射频仿真实验室建设的需要,针对射频仿真实验室阵列天线位置和姿态的物理校准进行了研究,提出了一种全新的物理校准方法.首先,建立了射频仿真实验室阵面坐标系,对球形阵面三元组阵列天线坐标进行了计算,并给出了阵列天线球面坐标的严密算法;其次,围绕物理校准流程,对全站仪的安装方式、观测方法、测试数据归算方法及阵列天线六自由度的调整方法进行了详细介绍;最后,以球形阵面半径为18m和30 m两个大型射频仿真实验室的物理校准结果为例,验证了该方法在精确位置计算方面的效果.本方法具有一定的创新性和工程应用价值,已在多个此类项目中得到成功应用.     

一种L/C双频段盘锥和微带阵列的天线综合设计

设计了一种工作于L、C频段的复合天线，天线采用盘锥天线和微带阵列叠层复合设计。盘锥天线通过加载金属短路柱实现小型化和宽频化，在0.95～1.6 GHz辐射水平全向电磁波；微带天线采用2×2小型化阵列，在4.25～4.35GHz实现高增益定向电磁波辐射。该复合天线内嵌安装于金属腔体内，腔体直径为200mm，高度为26.5mm，易与蒙皮共形，能够同时满足L频段多种数据链功能和C频段无线电测高功能需求，可广泛应用于航空航天领域。     

高增益全向同轴CTS天线设计

文章设计并制作了一款水平全向高增益同轴连续横向枝节（Coaxial Continuous Transverse Stub,CCTS）阵列天线。天线由输入端的匹配单元、7个CTS辐射单元和终端短路单元3部分组成,具有易加工、成本低和易调节的特点。同时,天线为旋转对称结构,有着良好的方向图圆度。论文对天线原理、设计关键环节和主要结构参数对性能的影响进行了详细分析和说明,设计了一支工作频率5.8 GHz的CTS全向天线,加工制作了天线样品并进行了测试。结果表明：其|S11|<-10d B的阻抗带宽为6.2%(5.61～5.97GHz),5.8GHz频率点的增益达到12.1 d Bi,极化方式为垂直极化,水平全向不圆度约±1.3 d B,测试与仿真结果吻合良好。该天线在需要大覆盖范围要求的移动通信和无线电对抗等领域有着较好的应用前景。     

电磁矢量传感器EVS对MIMO多天线系统影响研究

为提高多输入多输出(MIMO)无线通信系统的性能,建立了基于标量传感器的均匀矩形天线阵列(URA),并将电磁矢量传感器信号处理方式与MIMO信号处理方式有机结合,建立了基于电磁矢量传感器的天线阵列。推导了各天线阵列的空间衰落相关性公式,分析了方位角和仰角的平均到达及角度扩展等参数变化对于相关性的影响。确立了MIMO系统发射和接收两端的相关性协方差矩阵,分析了不同天线阵列的信道容量大小。通过仿真模拟,证明了电磁矢量传感器阵列具有优异的性能和良好的应用前景。     

浅议智能天线在移动通信网中的应用

智能天线是一个天线阵列.它由多个天线单元组成,可以形成多个不同方向的波束,其基本思想是通过天线阵列及时空信号处理技术,提取各移动用户的空间方位信息,利用用户位置的不同,减少干扰提高移动通信的传输质量及系统容量,在CDMA网中的应用具有特别重要的意义.