基于粒子群算法的天线阵方向图优化

雷达阵列天线常涉及方向图综合,而天线阵综合常常是利用优化算法优化单元幅相及间距等参数的过程。粒子群算法具有理论简单、参数少和易于实现等特点,文中基于这一简单易行的优化算法,给出一种阵列天线赋形波束综合方法。通过优化阵列天线中各单元的馈电幅度和相位同时实现主瓣的赋形和副瓣电平的抑制,或通过仅相位加权实现主瓣波束赋形,得到优良的余割平方赋形。通过实例设计验证了粒子群算法优化天线阵方向图的有效性。     

微带串馈赋形波束阵列天线设计

利用阵列天线的不均匀性可以实现对辐射单元幅度和相位的控制以达到特殊波束赋形目的。传统设计中,基本没有考虑微带不连续性对微带传输线长度的影响。本文采用仿真方法获得了微带贴片单元的等效参数,综合考虑了微带不连续性对贴片单元长度以及贴片间传输线长度的影响,设计了双层X波段32元串馈矩形微带贴片阵列天线,实现了余割平方赋形波束。运用电磁仿真软件CST对该阵列天线进行仿真,制作了天线实物并进行了实验,结果与预期指标吻合较好。     

一种新颖的圆极化波导阵列天线设计

介绍了一种新型的Ku波段赋形圆极化波导缝隙阵列天线设计,采用矩形波导宽边纵向直缝隙耦合馈电四脊方形开口波导实现了波导天线的圆极化工作;采用波导窄边耦合器形式的功分器和配相波导组成的馈电网络,控制各线阵的幅度和相位,利用幅度和相位加权的方法实现了圆极化波导天线的波束赋形工作。基于项目需求设计、加工了一套24×16单元天线阵列,测试结果表明,该天线在3%的频段内轴向轴比优于3.0dB、驻波比优于1.6、赋形波束区域覆盖了-40°~0°的范围,满足了项目的指标要求。     

一种阵列天线快速波束赋形方法

介绍了一种阵列天线快速赋形方法,该方法基于Orchard综合,采用遗传算法对Schelkunoff单位圆零点的位置移动实现波束赋形。波束赋形分为两个步骤:1)根据副瓣电平采用解析法确定初始零点位置;2)以赋形区域内零点径向位移作为自由度,用遗传算法进行赋形区域单目标寻优。相对常见以阵元的幅度相位作为自由度编码的遗传算法赋形,该方法不仅有效避免了副瓣和赋形区的多目标均衡问题,而且算法自由度大幅减少,收敛速度快,能够同时实现较低副瓣电平和赋形区精度要求。通过余割平方赋形和扇形波束两个实例说明该方法的有效性,可以应用于阵列天线快速赋形设计。     

一种具有雷电防护功能的高增益垂直极化全向赋形天线设计

设计了一种具有雷电防护功能的大功率高增益垂直极化全向赋形天线.天线采用印刷偶极子作为辐射单元,通过4个单元俯仰组阵满足天线高增益要求.采用遗传算法优化阵元幅度和相位,实现天线俯仰波束赋形设计.通过功分器对均匀分布的4组赋形子阵列等幅同相馈电,实现天线方向图方位面全向覆盖.避雷针穿过天线印制板安装架安装于天线底座中心起雷...     

阵列天线波束赋形的混合遗传算法优化

本文提出了一种应用于阵列天线波束赋形优化的混合遗传算法.该算法将简化的步长加速法作为一个局部搜索算子,融入到基于实数编码的遗传算法中.局部搜索算子的引入,使得新算法同时具有了传统遗传算法在全局搜索时的鲁棒性和步长加速法在局部搜索中搜索较快的优点.文中分别利用该算法对16元直线阵列进行了平顶波束和余割平方波束赋形优化,仿真结果表明了该算法在阵列天线波束赋形优化问题上的应用是有效的.     

基于遗传算法的微带缝隙串馈赋形波束天线

使用遗传算法设计了一种串联馈电的8单元微带缝隙阵列天线.天线工作中心频率为3.5GHz,通过在适当位置插人不同特性阻抗的微带馈线,实现了天线在俯仰面95°～130°范围内双侧辐射的余割平方赋形波束设计;同时,将上半空间副瓣电平控制在-19dB以下.在其中心频率上,天线回波损耗小于-35dB,增益达10.9dBi.实测结果与设计结果一致性较好,说明了设计方法的可行性.     

基于仅相位加权的阵列天线波束赋形优化方法

给出了一种仅改变相位分布的阵列天线波束赋形优化算法.在不改变阵列天线各单元的馈电幅度分布的前提下,为了使天线的辐射波束形成给定的方向图形状,采用联合应用DFP和BFGS公式的变度量优化算法对阵列天线各单元的馈电相位分布进行优化,使得优化后的阵列天线主波束形状能够与预给的波束形状吻合,从而达到设计要求.该方法为N维函数无约束极小值方法,具有快速收敛、计算量小的优点,是一种阵列天线波束赋形的通用方法.     

一种基于DFP-BFGS算法的阵列天线波束赋形方法

为优化得到给定形状的目标方向图,引入了一种基于DFP-BFGS无约束最优化算法的数值方法.优化过程是先对阵列各单元的激励幅度和相位同时优化,然后对得到的阵列激励幅度数据进行部分调整,使其更加均匀以便于馈电网络的设计.最后固定激励幅度分布,仅对相位数据进行优化.在实现对方向图主瓣波束赋形的同时,得到了较为均匀的激励幅度分布.该优化方法具有应用灵活和结果可调控的优点,是一种实现阵列天线波束赋形的实用方法.     

差分进化算法在阵列天线波束赋形中的应用

在相控阵天线的应用中,有时需要实现左右不同的副瓣电平。为了减少计算量,我们希望能使用尽量少的参数实现对副瓣不同要求的波束赋形。本文提供一种设计方法,针对一个16 单元的阵列,只对天线16 个单元的幅度以及其中一个单元的相位进行优化,其15 个单元的相位随扫描角度变化。通过差分进化算法的优化能迅速方便的得到所需 的幅度相位值,对各个扫描角度实现不同副瓣的波束赋形,使天线在左右的副瓣电平分别为-25 dB 和-35dB。     

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.     

Curtain Antennas for High-Power HF Broadcasting Applications

The performance of high-power curtain antennas which have been designed for international broadcasting stations is presented along with details of design and construction. The antennas described provide horizontal beamwidths ranging from 190°to 28 °, vertical beamwidths from 4°to 12°, and power gains ranging from 18 to more than 23.5 dB above a half-wave dipole in free space.     

A dual doubly curved reflector antenna having good circular polarization characteristics

A new type of shaped-beam radar antenna having good polarization characteristics is described. This antenna is composed of a dual doubly curved reflector system and a feed horn with good axial ratio, such as a dual-mode horn. The rotationally symmetrical beam of the feed horn can be converted into a shaped beam by the reflector system without degradation of the axial ratio. The design of this type antenna is discussed and the experimental results of a model antenna with a cosecant squared beam are shown. Integrated cancellation ratio of the model was 22 dB.     

宽角扫描的圆极化相控线阵

设计了一款宽波束的圆极化天线单元以及1×4的天线阵列，实现了一维的宽角圆极化扫描.天线单元由单层的辐射贴片和介质基片集成波导（substrate integrated waveguide，SIW）背腔构成，通过在辐射贴片上切角微扰和开U型槽实现右旋圆极化，并利用SIW背腔缝隙展宽波束.同时利用SIW背腔减小阵列单元间的互耦，实现宽角圆极化扫描.仿真与测试结果表明，天线阵列实现了扫描角为-53°~57°，3 dB波束宽度覆盖范围为-76°~79°，在主波束扫描覆盖范围内轴比（axial ratio，AR）均小于3 dB，且在扫描范围内增益变化平稳，可实现良好的宽角范围的圆极化扫描特性.     

Coupled line power divider with compact size and bandpass response

The design and implementation of a new power divider using coupled microstrip lines are presented. The proposed divider can be considered as an integration of a single-stage coupled line bandpass filter and a conventional Wilkinson divider. The area of the divider layout is compact owing to the small width and spacing of the coupled lines. Two-way and three-way equal power dividers are designed for the bandwidth between 3-5 GHz having a measured power division of -3.2 and -5 dB, respectively.     

星载GNSS反射信号时-空性能仿真分析

针对星载全球导航卫星系统(GNSS)反射信号时-空性能问题,该文从1阶统计量角度定义了平均空间覆盖次数、全球覆盖面积百分比和平均回访时间3个衡量星载GNSS反射信号时-空性能的指标,并通过建立GNSS和低轨卫星轨道仿真研究了低轨卫星轨道高度、倾角、升交点赤经以及天线波束对星载GNSS反射信号时-空性能的影响.结果表明:...     

一种通信用宽频带Wilkinson功分器的优化设计

应用多节阻抗变换原理设计超宽频带Wilkinson功分器,考虑多节阻抗变换段中微带线互耦效应的影响,借助高频仿真软件HFSS对多节阻抗变换段各级的长度和宽度进行优化,多节阻抗变换Wilkinson功分器在0.5～3.5GHz内,输出端口间的隔离度大于20dB,驻波比小于1.4,端口输出的幅相一致性较好,满足大容量通信天线系统的要求。     

X波段GaN基小相位移相器设计

基于0.25 μm GaN HEMT工艺,设计并制作了X波段11.25°和22.5°的小相位移相器单片微波集成电路(MMIC),两个移相器单元均采用低通开关滤波型拓扑结构.最终芯片面积分别为0.9 mm× 1.05 mm和0.95 mm× 1.05 mm.芯片测试结果表明,两个小相位移相器性能良好,且测试结果与仿真结果吻合.在8 ～ 12 GHz频带内,11.25°和22.5°移相器电路的相移精度小于2.8°,输入回波损耗分别优于-15和-12 dB,插入损耗值分别小于1和1.5 dB,幅度波动分别小于0.8和1.3 dB.两个移相器电路的1 dB压缩点输入功率均大于36 dBm,其功率容限优于GaAs HEMT设计的移相器.结果表明,所设计的移相器具有优异的相移精度以及良好的功率性能,可广泛应用于高精度和大功率的雷达系统中.     

用于空间功率合成的线阵馈电焦散抛物曲面天线

提出了一种用于空间功率合成的焦散抛物曲面天线,该反射面天线是由xoz平面的一条抛物线沿着yoz平面上的另一条抛物线正交扫描所形成的,天线用8单元E面喇叭线阵进行偏馈。研究了天线的反射面结构参数对天线性能的影响以及横向偏焦电扫描特性,给出了不同辐射方向下阵列的相位配置公式。仿真和实验结果表明:提出的方案可以在给定方向合成高增益波束,与同样线阵馈电的抛物柱面天线相比,H面3dB波束宽度从8.2°下降到了5°,天线增益提高了2.2dB.