多波束多波位相控阵自动测试系统设计

相控阵天线暗室测试是相控阵天线研制过程中重要的环节之一.为解决多波束相控阵天线近场测试耗时长效率低的现状以及测试系统普适性差的问题,设计了一种用于多波束多波位相控阵自动测试系统,该测试系统采用可扩展接口设计和功能模块化设计以便于系统升级和适配.根据该测试系统的组成,给出了校准测试、近场扫描测试的流程以及测试时序优化和软件设计思路.利用多波束相控阵天线对测试系统进行了测试性能分析,与单步测试相比,方向图扫描精度与单步测试基本一致,测试效率提升显著,对多波束相控阵天线暗室测试具有较好的适用性.     

宽角扫描相控阵天线测量方法

提出了一种基于坐标变换技术的宽角扫描相控阵天线测量的新方法,用于解决常规平面近场测量方法难以对宽角扫描相控阵天线进行精确测量的问题.在对用于宽角扫描相控阵天线测量的坐标变换技术进行理论分析的基础上,采用计算机模拟对该测试方法进行了数值仿真,制作天线实物进行了试验验证.数值仿真结果和试验结果均表明,该方法用于宽角扫描相控阵天线的测试具有较高的准确性.     

一种S频段卫星通信相控阵天线设计

为了解决目前卫星通信相控阵天线波束扫描角度范围较小、低仰角增益较低等问题,采用双层微带结构,加载圆形金属腔体,实现了更宽波束的S频段圆极化相控阵单元,来提高相控阵低仰角增益．然后,用24个单元按照水滴状形式排布组成相控阵阵列,以减小风阻．仿真结果表明,在收发频段内,相控阵单元的电压驻波比小于1.3,轴比小于3dB,单元在阵中的3dB波瓣宽度为120°左右; 天线阵列在扫描到仰角25°时,其增益相比天顶方向(仰角90°)下降了4dB左右．最后,加工好的天线阵列测试结果和仿真结果具有很好的一致性,波束扫描角度较宽,低仰角增益较大,满足设计要求．     

相控阵雷达波束扫描对侦察截获的影响分析

为了实现对相控阵雷达更加有效的侦察截获,必须对相控阵雷达波束及其扫描特征进行深入分析.通过描述相控阵雷达天线方位向与俯仰向的加权方式,仿真得到了相控阵雷达的方向图;根据此信息,结合不同工作模式下相控阵雷达天线扫描情况,建立侦察截获模型,仿真得到了侦察系统接收到信号的幅度变化图;并对相控阵雷达波束扫描时侦察系统截获概率进行了较深入分析,得到了一些有益的结论.     

全孔径超宽带宽角扫描有源相控阵天线系统

研究了一种全孔径紧耦合超宽带宽角扫描有源相控阵天线系统设计方法。通过威尔金森功分电路同时激励两个镜像对称偶极子单元，在不组阵方向阵列边缘采用延长型偶极子，消除了截断效应的影响，有效降低低频段的有源驻波，在组阵方向采用垂直金属壁取代哑元作为宽角阻抗匹配层的支撑，实现了天线阵列的全端口馈电。为满足大瞬时带宽及宽角扫描的需求，T/R组件射频链路采用了移相器加频率不敏感的延时器，改善了瞬时大带宽在大角度扫描时的波束空间色散及波形时间色散性能。将超宽带宽角扫描阵面、散热器、T/R组件、波控电源板及后盖板进行堆栈式高密度集成，研制了1×10全端口馈电的超宽带有源相控阵整机。测试结果表明，该阵列天线可跨4倍频程工作，扫描范围可以达到±45°，瞬时工作带宽可覆盖有源相控阵天线系统全频段，对实现综合多功能软件定义卫星在轨演进、降低成本、提高灵活性具有重要意义。     

宽波束相控阵天线单元分析

相控阵天线是一种运用宽角进行扫描的,天线单元的宽波束具有自身的特点,能够保证天线宽角扫描的准确性,本文通过分析E面和H面都具有宽波束特点的相控阵天线,在腔膜理论的支撑下,运用仿真软件对这种类型的天线进行模拟和分析,从而使天线的性能得到了完善和优化,然后对天线做了试验,试验可以表明此种天线具有宽波束的特点,能够在二维宽角扫描中使用.     

超低副瓣天线平面近场测量截断误差分析

给出了平面近场测量中由于有限扫描面截断所引起的远场相对误差的表达式以及扫描面宽度选择原则,用计算机模拟的方法研究了有限扫描面对超低副瓣天线平面近场测量结果的影响,得到了一些基本的规律,并证实了扫描面宽度选择原则对于超低副瓣天线平面近场测量的适用性和正确性。     

一种新型微带天线及其宽角扫描特性研究

该文主要描述了一种适合宽角扫描的相控阵天线单元设计思路,研究了其组阵实现宽角扫描的特性。为尽量减少大角度扫描过程中由于天线单元波束宽度有限带来的阵列增益下降,采用折叠地板的方式展宽天线单元半功率波束宽度;同时,为了降低互耦引起的天线单元方向图畸变,在宽波束设计基础上探索了降低天线互耦的方法,使得真实阵列方向图尽可能地满足方向图乘积定理,从而实现宽角、高增益扫描的目的。经一维线阵的仿真和测试,设计了一种能扫描到±70°且增益变化不大的宽角扫描阵列。设计的天线还能作为一种典型的天线单元,应用于5G等民用消费电子场景。     

UHF RFID阅读器中相控阵天线的设计

为使阅读器在有限功率输出的情况下识别距离远和覆盖区域广,提出了一种新的天线设计方案,即采用相控阵天线实现阅读器空间区域的波束扫描,天线单元辐射贴片与地平面开槽,阵元尺寸减小51%左右,进而减小了天线阵列总尺寸.实际测量结果与仿真分析吻合,该相控阵天线可以工作在902~928 MHz,最大增益为16.05 d Bi,主波束扫描范围达到±50%,可以有效地扩大阅读器的识别区域.     

电磁近场探测扫描系统的设计与实现

为测试电子产品电磁兼容性,设计并实现了一种电磁近场探测的扫描系统,可以对PCB板等电子部件或结构进行全局扫描,并直观显示场强分布情况.该系统由频谱分析仪、上位机软件、二维扫描平台3部分组成,利用VB语言编写上位机软件控制频谱分析仪,使用单片机控制二维扫描平台,最终完成电磁近场测试功能.设计了应用于6.35 GHz的近场探头,使用Ansoft HFSS软件建立模型,然后得到回波损耗为-25.447 5 d B,电压驻波比为1.112 8的仿真结果,并制作实物.通过使用矢量网络分析仪对实物探头进行实测,测试结果与仿真结果基本一致.测试结果表明该系统运行稳定,场强分布显示直观,近场探头测试准确,达到了预期的设计目的.     

相控阵天线阻抗模拟器的优化设计

固态有源匹配网络可以对随频率和波束扫描角而变化的固态有源相控阵天线的输入阻抗实施良好的匹配．为了方便、安全地调试有源匹配网络，需要对相控阵天线阻抗模拟器进行优化设计．此文采用ＰＩＮ二极管控制电路，将电路反射系数作为优化变量，用数值计算方法确定最终的电路结构和元器件参数．文中给出了相控阵天线阻抗模拟器的测试结果，其结果与模拟计算吻合较好．     

含波束宽度的平面相控阵扫描空域分析

平面阵列扫描空域基本求解方法不考虑波束宽度的影响,扩大了实际扫描范围,不利于阵列设计和对目标信号的快速捕捉。针对这一弊端,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。通过坐标变换、平移和三角形几何分析得到水平放置的矩形栅格平面相控阵的扫描空域求解方法和公式。实验仿真结果表明,该方法缩小了平面阵列无用扫描空域范围,便于对阵列工作空间的准确定位,对平面阵列天线的实际工程应用提供了较高的参考价值。     

Design and Realization of Phased Array Radar Optical Fiber Transmission System

One optical fiber transmission system is designed. The modularization optical fiber transmission adapters were utilized in the system, so the system structure could be flexibly scalable. The sub-array adapter and signal processor adapter were designed and realized utilizing the new field programmable gate array (FPGA) which could drive the optical transceiver. The transmission agreement was designed based on the data stream. In order to solve the signal synchronization problem of the optical fiber transmitted phased array radar, a method named synchronous clock was designed. The fiber transmission error code rate of the system was zero with an experimental transmission velocity of 800 Mbit/s. The phased array radar system has detected the airplane target, thus validated the feasibility of the design method.     

相控阵超声检测计算模型的建立

以探讨相控阵超声检测计算模型的建立为目的,从相控阵超声检测原理着手,模拟相控阵超声探头声束发射和信号接收的物理过程,结合单晶片探头的声场计算模型,建立完整的相控阵超声检测的计算模型.采用该模型计算模拟一维阵列相控阵探头检测试块中横孔所得缺陷回波信号,经过相应的信号处理得到B显图,并与对比实际相控阵超声检测得到的B显结果进行对比,对比结果表明所建立的模型与实际检测结果吻合较好.该模型的建立能帮助检测人员加深对其检测过程的理解,并有助于分析检测结果.     

5G相控阵近场多探头OTA校准

为解决1.8~6.0 GHz频段内5G相控阵的大批量、快速、高效的幅相校准,该文提出一种新型近场多探头空口幅相校准方法。该方法先用多探头阵列,从校准阵获取基准的校准参数,然后利用校准阵近/远场之间的传递函数关系,对待测阵各通道进行幅相校准。文中分析了校准误差的来源与影响,并用4×4多探头近场测量阵列,研制出了测试系统,对方法的可行性与准确性进行了实测验证。仿真与实测结果表明,幅度校准误差在±0.5 dB之内、相位校准误差在±5°之内。相比已有空口校准系统,该系统体积更小、效率更高,校准精度与远场校准基本相当,展现出对大批量小型5G相控阵进行产线快速幅相校准的能力。     

声全息测量基阵的设计与研制

对用于近场声全息（NAH）技术，测量大型声呐发射阵近场全息声压分布的线型水听器基阵，进行设计，研制，全息测量阵设计和研制的关键问题是它应能得到声场中复数声压（振幅和相位差）的真实数据，给出场中正确的声压全息面。本文估算了所设计结构的支撑架和水听器基座声散射对阵上水听器测量全息声压的影响；分析对基阵结构的加工工艺要求和提出如何实现这些要求的措施，实验结果表明设计的这套四分之一水型水声扫描线阵的阵元测量数据可靠，适用于大型声呐基阵NAH技术，并为大型全息测量线阵设计提供基础。     

基于幅度加权的均匀线阵近场波束聚焦方法

为了降低相控阵列相移器和控制器的复杂度与成本,基于对阵元辐射振幅加权,提出运用函数逼近方法来计算各阵元辐射振幅．针对一维线阵,将空间辐射振幅分布设为δ(r-r₀),可计算出每个阵元辐射振幅的取值,实现阵列波束在近场r₀处会聚．举例说明了该方法的有效性．该方法容易推广到面阵和阵元辐射具有不同偏振方向的横波或纵波近场空间波束聚焦计算中．     

基于MIMO技术的相控阵雷达及目标检测方法

针对传统的相控阵雷达存在的高硬件复杂度问题,提出了一种基于多输入多输出(MIMO)技术的相控阵雷达系统(MIMO-LPC).首先建立了MIMO-LPC雷达的信号模型,对MIMO-LPC系统特性进行了分析,在此基础上给出了MIMO-LPC回波相位补偿以及目标检测方法.利用仿真数据对所提出系统和目标检测方法的有效性进行了测试.测试结果表明,采用恒虚警目标检测方法,MIMO-LPC的检测概率与相控阵雷达的检测概率基本相同,从而证实了所提出系统和检测方法的有效性.该系统为减少大型远程相控阵雷达的经济成本提供了一种方法