锥体共形相控阵天线的特性分析

基于电磁场理论推导了锥体共形相控阵天线的阵因子。与平面相控阵天线相比,锥体共形相控阵天线单元间的空 间相位差既与阵元的轴向位置有关,又与阵元的周向位置有关。因此,在进行锥体共形相控阵天线设计时,除采用二维相 控阵形式外,尽量避免采用一维相扫锥体共形相控阵天线。     

平面相控阵天线损伤分析

由于扫描速度快、波束指向灵活等特点,相控阵天线得到越来越多的应用。同时,由于相控阵天线阵元较多,在使用中容易出现阵元失效的情况,因此有必要对相控阵天线进行损伤分析。利用Matlab建模得出完好天线方向图与损伤天线方向图,并对受损后天线方向图进行了分析。得出阵元损伤的位置越靠近中心,对天线方向图的影响越大的结论。此外,在单个阵元失效的基础上将阵面划分为5个区域,通过直接观察每个区域的失效阵元数判断阵面的损伤等级。为平面阵列天线损伤评估与修复提供了重要依据。     

一种圆形共形相控阵天线的设计与分析

矩形栅格平面相控阵天线经常受到圆柱形设备的约束,本文研究设计了一种阵元非均匀分布排列的圆形口径相控阵天线方向图,建立数学模型并对其进行了公式推导和计算机仿真。同时与同等规模的矩形栅格平面相控阵天线方向图进行对比分析。分析表明,前者的半功率点波束宽度要小于后者,主瓣能量利用更加集中,提高了扫描性能,辐射能量大致相同的情况下,前者所需要的阵元数要少,节约了成本。     

基于旋转矢量法的有源相控阵天线中场测量

中场测量技术所需设备量较少,成本较低,而旋转矢量法利用相控阵天线本身的波控系统测量阵面的幅相分布。两种测量各有优缺点,将这两种方法结合起来,可实现对有源相控阵天线的TR组件监测和相控阵天线的阵面幅相测量。与近场测量相比,该方法简单易行,可以实现有源相控阵天线的定期监测和校正,同时,对测量中的误差进行了分析,并提出了解决办法。     

子阵级延时的宽带相控阵技术分析

相控阵采用传统移相器会带来天线波束指向随频率发生变化的现象,阵元延时是提高宽带相控阵天线波束指向精度的重要方法,但其成本和设备量对小型化阵列不可接受,提出一种子阵间采用延时芯片、子阵内阵元级使用移相器的宽带相控阵设计方法,该方法设备量显著降低,具备工程化条件,仿真结果表明,该方法可大幅降低频率对波束指向精度的影响。     

阵元失效对相控阵天线绝对时延影响分析

相控阵天线的阵元失效会造成绝对时延等性能参数的恶化。利用相控阵天线阵列综合和群时延特性的原理,分析了天线阵元随机分布失效和子阵失效情况下,天线绝对时延随之变化的趋势。通过算例仿真可知,在阵元随机失效数学模型下,天线绝对时延受失效阵元分布形式和失效阵元数量因素影响较大,20%的阵元失效情况下时延偏差最大达到0.39 ns;在子阵失效数学模型下,靠近阵面中心位置,子阵失效会导致绝对时延出现较大偏差。分析结果及结论可用于实际相控阵天线绝对时延的修正。     

基于微环延时的宽带相控阵天线系统

微环作为一种典型的平面光波导回路,具有结构紧凑、性能可靠等特点,而用其制成的波导延时芯片集成度高、体积小,与其他光延时器件相比,更适合于贴近阵面安装。因此提出了一种基于阵元级微环延时、子阵级光纤延时的宽带相控阵天线系统,并在均匀线阵的情况下,对所提天线系统进行了数学建模和性能仿真。由仿真结果可知,与一般的阵元级移相、子阵级光纤延时的相控阵系统相比,所提系统能够更有效地满足电子对抗宽带宽角扫描的需求。     

一种小型化有源相控阵天线设计与测试

文章设计了一种小型化有源相控阵天线,阵元采用低剖面双馈圆极化技术,轴比性能优异;T/R组件采用片式组件表贴综合网络技术,与常规砖式或瓦式相控阵天线的多次封装和模块连接相比,该天线通过一次封装集成实现了相控阵天线的轻、薄、小目标。通过紧缩场暗室测试和对星测试,结果表明,天线工作稳定可靠,性能优异。     

一种小规模超宽带相控阵天线设计

目前基于阵元间强耦合效应已设计出超宽带相控阵天线,但是其规模较大。针对规模小或者在扫描方向上规模小,如何增强阵元间耦合而实现超宽带相控阵天线的问题,采用平衡对踵Vivaldi天线(BAVA)作为天线单元,优化天线单元辐射金属的形状,并采用镜像法布阵天线单元设计出一个小规模4×16的斜极化超宽带相控阵天线。仿真和试验结果表明,采用的方法可以增强小规模超宽带相控阵天线的阵元间耦合效应,实现频率0.8f0~2.0f0驻波比小于2,法向增益达17.34~23.0 dBi,在±45°范围内实现无栅瓣扫描。该小规模超宽带相控阵天线已在实际工程中应用。     

加载调流电感的超宽带紧耦合阵列天线

基于阵列天线依靠阵元间电磁耦合拓展带宽的理论,提出阵元调流电感加载技术,设计一种新型超宽带相控阵天线。相比于一般紧耦合阵列天线,将工作带宽从5 倍频程提高至8. 8 倍频程。通过对天线进行加工与测试,验证其具备良好的波束特性和较高的辐射效率。其结果是该阵列天线可广泛应用于具备侦察、干扰、探测、通信等多功能电子系统。     

有源相控阵天线的近场校准

为实现对相控阵天线的校准,降低幅相误差和阵元失效对天线性能的影响,提出了一种考虑互耦效应的近场校准方法。在利用近场扫描法完成逐一通道校准的基础上,使用旋转矢量法进行二次校准。在应用旋转矢量法（ REV)时,为使被测信号的变化明显,将大规模相控阵天线分为中间、边缘区域进行分区校准。通过二次校准可判定阵元是否失效,提高相控阵天线的幅相一致性;通过分区校准减小阵元间互耦的影响,缩短校准时间。仿真结果表明：此方法用于大型相控阵的校准具有较高的准确性,可改善校准结果。     

一种超宽带相控阵天线阵方向图栅瓣抑制方法

针对超宽带相控阵天线方向图栅瓣抑制难题,基于遗传算法,构建了一种高效的适应度函数计算方法,通过优化设计相控阵天线各阵元间距,最终实现了8-18GHz超宽带阵列天线方向栅瓣的有效抑制,基于遗传算法,构建了一种高效的适应度函数计算方法,通过优化设计相控阵天线各阵元间距,最终实现了8-18GHz超宽带阵列天线方向栅瓣的有效抑制。通过与相同阵列长度下等间距时阵列天线方向的频率响应曲线比较,说明了本文算法的有效性。     

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。     

相控阵雷达系统建模中的天线仿真技术

在对相控阵雷达系统建模仿真工作中,相控阵天线建模仿真是其中的关键所在。首先研究和探讨了平面相控阵天线仿真数学模型,给出了方向图数学函数。接着介绍了相控阵雷达系统建模中天线建模仿真的两种主要方法,多通道阵元级合成方法和方向图数据载入法。阵元合成法基于方向图数学函数给出了常规和差多通道的仿真算法,方向图载入法研究了如何对数据文件进行双线性插值来计算任意角度的增益。最后利用多通道阵元级合成方法进行了天线方向图建模仿真,通过仿真结果表明该算法的正确性,并说明两者仿真方法的适用条件。     

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。     

子阵幅度加权的低副瓣技术研究

在大型相控阵天线中采用子阵幅度加权来降低副瓣是一项简单且实用的技术,并且成本较低,但是在副瓣区域会出现高量化瓣（栅瓣）。如果在阵元级进行幅度加权,就不会出现量化瓣,且会取得非常好的低副瓣的效果。但是由于大型相控阵天线阵元数目比较多,所以采用阵元幅度加权馈电系统会比较复杂,而且成本较高。解决这个问题一个折中的方法就是在子阵进行幅度加权,同时在每个子阵中具有相同序号的阵元加权相同的系数,然后利用子阵系数和阵元系数的乘积来近似只有在阵元进行加权时的期望加权系数。这个近似的方法要比单独采用子阵幅度加权的副瓣电平好（在这里假设所有的子阵都是均匀子阵）。该设计比全部阵元幅度加权简单,而且降低了成本。     

相控阵-MIMO雷达发射波束形成

对MIMO雷达提出了一项新技术——相控阵-MIMO雷达。该技术充分利用了MIMO雷达和相控阵雷达相干处理的优点,其实质就是把发射天线分隔成多个子阵,每个子阵发射相互正交的波形,通过设计每个子阵的加权矢量使天线在空间形成波束,并且每个子阵可以构成MIMO雷达模型。仿真分析表明：和相控阵和MIMO雷达相比,提出的相控阵．MIMO雷达具有更优越的性能。     

基于近场测试的相控阵天线自动化校准 与阵面监测方法

相控阵天线装配好之后,由于各组成部件机械加工误差、装配误差、部件老化更换和环境温度改变等因素,各 单元通道的初始幅相产生差异,因此必须对天线的所有系统进行校准。本文针对小型化相控阵平台,通过硬连接将相控 阵天线的波控系统与测试设备相结合,提出一种简便的自动化近场逐点校准方法。同时,本文还提出一种简单的外监测 方法。当相控阵天线工作期间,可对阵面的幅相分布进行监测。可在相控阵天线工作期间,对近场幅相校准数据进行修 正,达到阵面自身校准的目的。经对一个16阵元的相控阵天线进行实验测量可知,该自动化校准与阵面自身校准方法可 以准确、快捷测试出天线阵面的幅相分布。非常适合一维、二维相控阵天线,尤其是小型化相控阵天线的幅相校准与监 测。     

空基测控中继设备的相控阵天线设计

空基测控中继是为解决地面测控设备作用距离受视距限制的问题而提出的,而相控阵天线是空基测控中继设备的技术难点。根据实际需求,提出了相控阵天线的设计方案,对阵列形式、天线的流形、阵元间距、阵列规模以及阵元形式等进行了详细设计,并对天线的接收发射性能进行了仿真,对跟踪控制技术途径进行了阐述。所设计的相控阵天线增益可以满足约130 km、2 Mbit/s遥测数据中继,解决远距离低空飞行目标的靶场测控问题。     

旋转矢量法结合最大值法校准宽角相控阵天线

介绍了相控阵天线的远场校准方法——旋转矢量法,利用HFSS仿真软件对4×4元相控阵天线扫描角为0°状态进行校准仿真,效果优良;在宽角校准时,采用旋转矢量法结合最大值法进行校准,用CST仿真软件结合该方法进行仿真,效果良好;最后进行试验测试,对4×4元相控阵天线在两维宽角范围内进行校准。结果证明该方法能有效校准小阵面宽角扫描相控阵天线。