相控阵雷达收发部件的新进展

从雷达发射机、接收机、天线三大方面,探讨了相控阵雷达的未来技术突破。发射机方面,介绍了全固态发射机技术、电真空发射机技术的发展情况;接收机方面,给出了接收机中光学ADC将对有源相控阵雷达的数字化起到推进作用的例子;天线方面,通过实例重点介绍了MEMS器件和技术、T/R组件低成本技术、射频光电子技术在相控阵天线中的应用情况。对相控阵系统开发与研究有积极意义。     

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.     

先进相控阵天线经济性研究

为了进一步降低固态有源相控阵雷达天线成本,提出了一种新型的减少有源单元数的方法--相控阵天线多阶混合馈电方法,描述了在有限T/R组件数量和品种的情况下,实现相控阵天线低副瓣的技术原理和仿真实例.仿真实例表明,在有源单元数相同的情况下,采用该方法其技术指标明显优于比密度加权法,且参数调节更具有灵活性,有效地降低了相控阵雷达天线的成本.     

基于四面阵的低成本卫通相控阵天线

本文主要完成了基于四面阵的低成本卫星通信相控阵天线设计,主要用于某机载平台的的卫星通信,利用稀疏布阵、高速开关切换、Ku波段宽带天线等技术,实现了Ku波段低成本卫星通信相控阵天线设计,该方案解决了平面相控阵阵面扫描覆盖范围有限和高成本的缺陷问题。     

星载SAR功能结构一体化天线技术研究

提出了新型低剖面合成口径雷达(SAR)有源相控阵天线设计方法———多功能结构一体化天线技术,采用高密度互联、新型功能材料等进行模块化、轻量化的系统级集成设计,将系统功能与天线结构相结合,大幅减小了SAR天线的体积,增大了内部可用空间;同时,有效去除天线寄生质量及各分系统间的重复质量。对SAR天线进行了一体化设计验证,结果表明天线性能、结构承载及热控的指标满足要求,多功能结构一体化设计方法对大型有源相控阵天线系统的结构设计有实际指导意义。     

无人机载Ku波段有源相控阵天线

设计了一种无人机载雷达的Ku波段有源相控阵天线,分析了有源相控阵天线的系统组成、模块布局和设计思路,实现了高集成、低剖面的有源相控阵天线设计,并可同时实现SAR和GMTI功能。设计了32行线源的宽边纵缝驻波阵形式的波导裂缝阵列天线,通过加脊和分区馈电法扩展了天线的工作带宽。采用FFT反演算法在微波近场暗室中对有源相控阵天线进行了校正补偿。实测结果表明该有源天线可以实现两维-20dB的低副瓣电平,并可在俯仰向实现±60°的相控阵扫描,实测方向图与仿真结果相吻合。本天线具有宽带宽角扫描、低副瓣、低剖面、结构紧凑等优点。     

一种Ka频段“瓦式”有源相控阵天线设计

在Ka频段,由于单元间距小和集成度高,采用"瓦式"结构集成,有源相控阵天线设计难度大。提出一种Ka频段"瓦式"有源相控阵天线设计方法。采用多功能集成芯片技术实现"瓦式"TR组件的设计,"瓦式"有源相控阵天线的整体架构采用模块化设计。最后设计了一种电控扫描的有源相控天线,采用软件仿真和数值分析设计,加工制造原理样机,测试性能指标,验证了提出方法的可行性。     

可扩展超宽带有源相控阵天线

现代雷达与通信系统对于集成化与多功能的需求日益迫切,各种电子装备对相控阵提出高增益、宽频带、可重构、可扩展、便于安装拆卸等与日俱增的技术挑战。介绍了一种超宽带有源相控阵系统技术构型方案,重点对阵列架构、天线设计、结构设计进行了分析。阵列可灵活扩展,满足使用环境的苛刻要求和低成本要求。研制出一套规模为16×16的相控阵系统,试验结果证明了该方案的可行性和正确性。     

基于有源相控阵雷达的通信系统

目前,飞机上装载的通信电台,其数据率在需要传输大容量的数据时无法满足要求.用有源相控阵雷达来接收通信信号,不仅利用了有源相控阵雷达天线高增益的特点,而且不用另外增加天线,减少了成本.针对这样一些优点,提出了一个基于有源相控阵雷达的通信方案.通信系统以一般的有源相控阵雷达系统为基础,从理论上分析了通信系统的构成及通信过程,并解决了雷达接收机没有同步电路所带来的问题.     

W波段64通道相控阵微系统设计与实现

相控阵微系统的主要特征是电路与天线的高度融合集成,将三维微纳集成技术和微电子技术紧密地结合在一起,切合相控阵高频化、小型化和低成本的发展需求。本文设计了一款W波段的封装天线相控阵微系统,该相控阵采用硅基三维集成的方式将T/R多功能芯片、天线阵列集成在一个微系统模块中,并详细介绍了基于硅工艺的多功能收发芯片设计和相控阵封装天线设计。给出了相控阵微系统的测试结果。该微系统具有高集成度、高性能、低成本的特点,可以为高速无线通信、高精度探测和成像等应用提供一个较优的技术路径。     

一种基于压控移相技术的低成本相扫天线

研制了一种基于铁电体压控移相技术的低成本相扫天线阵列,该天线采用空间馈电透镜型式,省去复杂的馈电网络,减少移相器/TR组件数量,能显著降低相控阵天线的制造成本。介绍了空馈铁电体透镜相控阵天线系统的组成及其特点。对透镜天线关键部件的设计作了详细阐述,给出了12列铁电体空馈透镜天线阵列的实验结果,结果表明:在X波段,研制的铁电体透镜天线阵列在10%频带内可实现天线波束±45°的电控扫描,各扫描状态的输入驻波比小于1.4。     

数字化子阵天线及通道指标测试方法研究

伴随着雷达技术的飞速发展,数字化相控阵天线开始广泛运用于各种相控阵雷达当中;阵列规模的大型化促成了子阵技术的出现、发展与应用,数字化子阵的应用可以在保证阵列雷达系统性能的同时最大限度地降低系统成本及工程实现难度。由于数字化相控阵天线的工作原理与传统模拟相控阵天线差异极大,测试方法也发生了根本性的改变,本文就数字化子阵的工作原理进行了探讨,提出了新型数字化子阵天线指标的测试方法及测试系统基本架构,同时详细阐述了重要通道指标的测试步骤。     

箭载共形相控阵天线波控系统设计分析

为完成适用于天基测控的箭载共形相控阵天线对波束指向控制的需求,分析了箭载天线波控系统的设计要求与任务,论述了平面相控阵天线波控系统的实现方法,并根据波控系统基本原理推导出基于阵因子函数的箭载共形相控阵天线波控算法。针对运载火箭天基测控这一新需求提出了基于查表法的集中式波控设计方案,给出了系统设计方法。样机测试结果表明,该波控系统方案正确、可行,满足工程需求。     

测控通信系统中的天线新技术

探讨了测控通信系统中的天线新技术,分析了目前测控天线面临的技术困境和相应的解决办法.详细研究了天线组阵、数字多波束天线以及共形有源相控阵天线的可行性,并对目前的技术趋势作了探讨.最后给出了测控天线发展的新方向和形式,指出在测控通信系统中,测控天线将会向智能蒙皮、大规模集成、超宽带、小型化、低RCS等方向发展;频段将由微波频段向毫米波频段,甚至光波段延伸;新兴天线将会融合多种技术,性能必将进一步提升,更能满足用户需求.     

圆环相控阵天线瞬时带宽的分析与计算

相控阵天线需要足够的瞬时带宽以满足无线通信系统的性能要求.分析了限制圆环相控阵天线瞬时带宽的影响因素,主要包括频率变化引起的天线波束指向偏差和天线孔径渡越时间对瞬时带宽的限制.比较了圆环相控阵天线与线阵相控阵天线瞬时带宽的异同,并给出了圆环相控阵天线瞬时带宽的计算方法,为圆环相控阵天线的设计提供了理论指导.     

高集成度有源相控阵天线

相控阵系统要求降低成本、提高集成度,对此,提出一种无连接器馈电的一体化相控阵天线集成方法。该方法采用微波多层印制电路板为载体,电路板正面安装集成电路,反面装配阵列天线,内层集成馈电网络和电源分配网络。阵列采用金属槽缝天线,同时满足电辐射和热传导功能。按此方法加工了接收阵列样件,给出了测试结果,验证了方案可行性。与传统阵列相比,本方法中天线和馈电网络互联,省去了大量连接器、射频电缆和机械 支撑背板,从而大幅降低了加工复杂度、简化了装配流程、缩小了系统体积、降低了系统成本。     

基于FDTD的相控微带天线阵设计与分析

针对相控微带天线阵设计、分析过程的复杂性,提出了用时域有限差分法(FDTD)对微带天线阵进行建模,用仿真软件Emp ire获取数据,结合直线阵理论和传输线理论导出相应的公式,用M atlab进行数据处理的设计、分析方法。用该方法设计了一个七单元相控微带天线直线阵。优化设计后,分析了动态反射系数、方向图等。通过实例将该方法分析结果与仿真曲线进行了对比,其吻合程度验证了该方法的准确性。研究表明,这种方法有利于相控微带天线阵的快速设计。     

非规则子阵分层设计及阵列波束性能分析

相控阵系统的成本控制一直以来是其大规模、批量化应用的瓶颈问题。文中提出了一种基于非规则子阵的阵面分层设计方案,实现低成本控制的同时保证一定的阵列波束性能。首先,通过阵元栅格理论建模及凸松弛优化求解找到首层子阵的布局方案;然后,将其作为二级超阵简单拓展至整个阵面,并针对不同结构方案分析了相应的波束扫描电性能指标。仿真试验表明:所提方法在有限视场扫描背景下能够有效抑制栅瓣,同时,其模块化布局保证了工程便利性。     

基于互耦效应的相控阵天线有源反射系数研究

建立逼真高效的互耦效应分析模型对相控阵天线设计至关重要。阵列天线的互耦效应通常可以用有源反射系数显性化表征,分别采用无限阵仿真与散射(耦合)系数综合实验相结合的方法提取了阵列天线的有源反射系数。首先基于无限阵方法设计相控阵渐变开槽天线,优化并获取无限阵列环境下的中心单元有源反射系数,再依据设计结果研制169单元阵列天线,通过实验测试提取中心单元与其它各激励单元的散射系数的幅值与相位变化,最后采用散射(耦合)系数法综合出有限大阵列的有源反射系数。无限阵仿真结果与有限阵实测结果在扫描盲点出现角度、频段、有源驻波整体趋势等方面吻合良好,从而验证了无限阵设计方法在天线工程设计中的实际效果。     

以循环移位控制为基础的相控阵天线快速测量方法研究

为了解决相控阵天线快速测试问题,本文研究了一种相控阵天线测量的新方法。该方法中相控阵天线和测试探头均不动,利用相控阵天线中各移相器的移相状态可循环移位控制的特点和相控阵天线一些已知可信的信息,从而使测量具有极高的效率。文中对一相控阵天线模型采用该测量方法的测量全过程进行模拟,验证了该方法的正确性和高效性。