高机动二维相扫米波三坐标雷达天线设计

随着隐身技术的发展以及各国隐身战机的出现和使用,对预警探测系统提出了严峻的挑战.米波雷达具有强大的隐身目标探测优势,米波三坐标雷达采用二维有源相控阵体制,利用俯仰数字多波束及超分辨测高算法实现精确测高,能对隐身目标进行三坐标定位,是探测隐身目标的重要手段.文中设计了一种二维相扫米波三坐标雷达天线,该天线工作在VHF频段...     

基于电磁超表面的宽角扫描相控阵天线

提出了一种基于电磁超表面的宽角扫描相控阵天线设计。其工作频率为19.6～21.2 GHz,扫描角度为二维±60°,相控阵天线单元为介质加载的波导口形式。为改善该相控阵的宽角匹配和辐射特性,用基于PCB工艺的电磁超表面替换常规的介质锥匹配结构。相控阵天线单元的仿真结果表明,超表面相控阵天线的有源反射系数更低。小规模阵列辐射特性的仿真结果表明,在±60°扫描角度范围内,超表面相控阵的最低增益相比常规相控阵提升了0.6 dB。中等规模阵列辐射特性的实测结果表明,常规相控阵在0°方位面扫描到60°时,辐射方向图会发生较大变形,天线辐射增益明显下降,而超表面相控阵的方向图仍保持完好,天线增益下降明显改善。上述仿真和实测结果证明,电磁超表面技术在改善相控阵天线宽角扫描特性方面可以发挥重要作用。     

基于电调超表面及柱面反射面的相控阵天线设计

提出了一种基于电调可重构超表面的低成本相控阵天线。该天线结构由天线底部的抛物线反射面馈电网络、上层的波导缝隙阵列及在波导中加载的电调超表面3部分组成,通过抛物线反射面将馈源在天线下层平板波导中产生的柱面波转换为平面波并用来激励天线上层的波导缝隙阵列。为了实现低成本的波束扫描,在每条独立的波导缝隙天线前端加载了具有360°相位调制能力的电调超表面。通过改变变容二极管上的偏置电压的大小可改变超表面的透射相位,实现连续的波束扫描能力。该天线可实现±30°的连续波束扫描,最大副瓣电平值为-13 dB,增益变化为-2 dB。该天线的低成本、高效率的波束扫描特性使其非常适合应用在一些低成本的雷达及通信系统中。     

智能天线中基于粒子群算法的二维DOA估计

简要介绍了智能天线应用于无线通信系统中的特点、优势以及智能天线的一些相关基础知识,并建立了均匀圆阵下的信号模型。较为详细地分析了智能天线中关于二维DOA估计的MUSIC算法。为了有效解决MUSIC算法巨大计算量的问题,引入了优化计算领域的研究热点一粒子群算法对其进行改进,进行了算法仿真。仿真结果表明,通过运用群智能搜索,基于粒子群算法的二维DOA估计能有效降低MUSIC算法的计算量,同时具备较好的估计精度。     

基于超材料的宽带二维随机表面RCS缩减技术

介绍利用反射阵天线理论实现对电磁波的非定向散射,设计基于超材料的超薄宽带二维随机表面,并通过电磁仿真,验证其在电磁波正入射以及小角度入射时有效的隐身效果.该随机表面具有厚度薄、质量轻、易加工、对极化不敏感和隐身频带宽等特点,在电磁隐身领域有着广阔的应用前景.     

基于渐变折射率超表面的宽带高增益端射天线

提出了一种基于渐变折射率调制超表面的紧凑、宽带化、高定向性端射天线。该天线采用阶梯微带线-槽线结构作为馈线、准八木天线作为馈源、所设计渐变折射率超表面作为寄生结构,既可实现天线带宽拓展,又具有增益提升效果。仿真结果表明,天线可以在紧凑化尺寸情况下(尺寸为0.644λ₀×0.729λ₀×0.017λ₀,λ₀为中心频点所对应的自由空间波长),实现3.66～9.13 GHz频带内的良好阻抗匹配,相对带宽为85.5%,同时,在宽频带范围内,天线的增益浮动在4.78～8.81 dBi,且具有良好稳定的辐射特性。所提出的紧凑、宽带高定向性端射天线可以应用于空间受限的走廊、隧道等平台环境中。     

二维相控阵天线二可能值法的波束指向分析

研究了二可能值法对二维相控阵天线波束指向的影响，并推导出有效实用的理论公式。若干模拟计算结果表明，所给出的理论公式是正确和有效的。     

二维电扫三坐标雷达技术应用分析

采用相控阵天线的三坐标（3D）雷达是目前3D雷达中的主要品种，具有在仰角上进行电扫描能力的3D雷达已获得广泛应用。为了满足对新一代3D雷达的需求，采用在方位与仰角上进行电扫的相控阵天线有重要意义。文中着重讨论了采用二维电扫相控阵天线后3D雷达性能的改善和应用潜力。     

专刊:超表面天线

<正>内容导读超材料是指将人造单元结构以特定方式排列而形成的、具有特殊电磁特征的人造结构材料,具有天然材料所不具备的超常物理性质。三维超材料可以用具有同等特性的二维平面结构来代替,也就是超表面。超常的物理特性使得电磁超材料/超表面的应用前景十分广泛,应用范围覆盖工业、     

单脉冲空馈相扫天线设置BIT通道的一种途径

为了检测单脉冲雷达接收通信的幅，相一致性，需要在天线上设置ＢＩＴ（机内检测）通道，空馈单脉冲天线在设置ＢＩＴ通道时全遇到一定的困难，本文介绍了一种要以圆满地解决问题的方法，它对于空馈相控阵天线尤其简便，已在实际天线系统中得到了良好的应用。     

基于层间耦合的宽带毫米波超表面天线

通信技术快速发展,对高速、大容量通信需求迫切。然而,传统频谱资源受限,难以满足需求,毫米波天线备受瞩目。本研究旨在改善传统微带贴片天线的带宽和增益问题。通过加载超表面结构和加强层间耦合的方法,设计了24～50 GHz宽带毫米波超表面天线。该天线采用层压方式将超表面加载在介质层中,通过仿真分析了超表面参数对天线带宽的影响,从而确定最佳天线结构尺寸,并进行了天线的制作和性能测试。仿真和实测结果表明,该天线能够实现24～50 GHz的宽带,相比传统贴片天线,其带宽增加了52.23%,并具有良好的辐射特性和增益性能。该宽带毫米波超表面天线在宽频段通信、5G通信等领域具备广阔的应用前景。     

基于特征模分析的超表面天线小型化设计

将超表面结构作为天线的辐射单元,可以降低天线剖面,拓展其带宽,并改善其辐射性能。特征模分析的方法可以用来揭示超表面天线的小型化机理并提供设计思路。基于此方法,设计了3个小型化的超表面天线,并进行了仿真验证。3个超表面天线的辐射单元尺寸分别减小到0.53λ₀×0.51λ₀,0.50λ₀×0.49λ₀和0.35λ₀×0.29λ₀,与4×4方形贴片单元构成的超表面天线相比,尺寸均缩减了20%以上,实现了超表面天线的小型化。     

智能天线中二维DOA估计算法研究

来波到达角估计是智能天线感知外界复杂电磁环境的关键技术.智能天线只有在准确感知外界复杂电磁环境的变化之后,才能做出有效的波束形成策略.文章将多种一维DOA估计算法拓展到二维DOA估计算法,并仿真分析了各算法在处理非相干信号及相干信号时的性能,对比分析了各种二维DOA估计算法在估计入射信号方位角与俯仰角的准确度与估计速度...     

基于超表面的超宽带低剖面双极化天线

提出了一款基于超表面的超宽带低剖面双极化天线。该天线由2对垂直放置的偶极子和超表面阵列组成。由于采用双极化形式,能够引入附加的谐振点,从而拓展了天线的带宽。为了实现低剖面特性,偶极子天线加载了具有同相反射相位的超表面阵列。此外,通过超表面阵列的切角设计,改善高频段的电压驻波比和辐射方向图。该天线剖面高度仅为38 mm(0.1λ),在0.81～2.35 GHz(97.4%)频带内,电压驻波比(VSWR)小于2,端口隔离度大于15 dB,增益为5～11 dBi。     

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。     

基于混合电磁超材料的宽角扫描相控阵天线

本文提出了一种新颖的基于混合电磁超材料的小型化低成本宽角扫描相控阵天线.通过在介质谐振器上加载电磁超表面,引入额外的容性加载,实现了一种新型的小型化混合电磁超材料辐射体结构(电尺寸仅为0.39λ₀×0.27λ₀×0.09λ₀).同时,由于混合电磁超表面的小型化和周期特性,阵间距缩短为0.40λ₀,增大了波束的扫描范围.此外,混合超材料辐射体中嵌入的空气孔和地板上开设的T形槽,能够提高阵元间的隔离度.基于混合电磁超材料、紧间距布阵和去耦设计,对一个五元宽角扫描线阵进行了设计与测试.该阵列各端口的-10 dB阻抗带宽均大于3.30～3.80 GHz(14.1%),带内隔离度均优于13 dB,最大辐射增益10.1 dBi,主波瓣扫描范围为[-81°,84°],3 dB波束宽度覆盖范围为[-111°,105°].该阵列具有小型化、宽带宽、宽扫描范围以及低成本的优点,适用于低成本、高可靠性和智能化的无线通信应用.     

AI赋能的智能超表面辅助通信的波束预测

在RIS辅助的通信系统中,如何高效获取信道信息来确定最优交互矢量成为了系统面临的难题,尤其当发射机也配有大规模天线阵列时。采用深度学习技术,实现了初始时隙的群体最优天线选择和后续时隙的个体最优天线选择机制。所建议的联合波束预测方法能够将发射机和RIS的天线选择模式,以及联合波束预测网络三方进行联合优化。仿真结果表明,该方法能够通过较少的部分CSI实现高精度的联合波束预测。     

基于超表面的天线多波束偏转技术研究北大核心CSCD

5G移动通信对天线提出了多极化、多频段、多波束等更高的技术需求。超表面具有很强的电磁调控能力,利用这一特性可以实现天线多波束偏转。本文首先提出新型的基于行波激励网络的双波束偏转方法,利用超表面实现定向波束可控,设计了单频低副瓣高增益的双波束超表面天线。其次,提出基于多相位自由度理论的双频行波激励网络,结合双频超表面,设计了双频双波束偏转角可独立控制的超表面天线。在此基础上,提出基于正相位响应理论的稳定波束偏转角的方法,设计了具有稳定波束的±45°双极化超表面天线。与传统多波束方法相比,本方法省略了复杂的波束形成网络,设计简单、结构紧凑,而且能够实现双频、双极化等特性,可为新一代移动通信天线的研制提供技术思路。     

基于超表面的低雷达散射截面宽频贴片阵列天线设计

该文设计了一种基于超表面(MS)的低雷达散射截面(RCS)宽频贴片阵列天线。该天线由工作在不同频段的两种开缝贴片天线组成2×4的八元阵,以此实现天线小型化并扩展其带宽,根据相位相消原理,将两种人工磁导体(AMC)以棋盘布阵的方式组成超表面加载到天线阵周围,使其具有低RCS特性。实测和仿真结果表明：加载超表面后,天线工作带宽由5.7~6.2 GHz扩展为5.6~6.6 GHz,相对带宽增大1倍,辐射特性基本保持不变;当平面波垂直入射时,天线单站RCS减缩效果明显,其中,X极化波下3 dB减缩带宽为5.3~7.0 GHz,最大减缩量达31 dB,Y极化波下3 dB减缩带宽为5.8~6.9 GHz。