有源阵列天线的系统噪声

有源阵列天线系统的噪声是有源相控阵雷达、通讯等系统噪声的主要成分,本文从微波网络理论入手,结合统计理论对有源阵列天线的噪声温度进行理论分析,为有源阵列天线系统噪声的分析、设计和测试提供了完整的数学模型和方法.     

有源阵列天线系统可靠性计算方法研究

简述了系统可靠性指标的基本概念。运用系统可靠性方法,建立了有源阵列天线系统的可靠性数学模型。运用概率统计的方法推算出了有源阵列天线系统的可靠性分配和可靠性预计公式,提出了计算有源阵列天线系统可靠性的一种简单方法。从计算结果看:由于有源阵列天线系统的通道单元是由多个单通道组成的冗余备份系统,其可靠性得到了很大提高;为减少设备维修工作量,必须对单通道进行高可靠性设计。     

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。     

低成本有源相控阵天线研究

研究了有源相控阵天线的低成本设计思路和数字技术新方法。首先详细地分析了有源相控阵天线的系统构架和成本组成;然后从系统总体的角度,探讨了低成本数字阵列相控阵天线设计方法;最后提出了采用宽带宽角扫描的可重构设计技术来降低有源相控阵天线的成本。提出的有源相控阵天线低成本设计新方法具有很好的工程实用价值和科学意义。     

毫米波相控阵板级集成天线技术研究

随着毫米波雷达及通信系统的快速发展,有源相控阵天线日益成为当前研究的热门天线形式。然而,毫米波有源相控阵存在空间紧凑、结构复杂、装配繁琐等问题。本文介绍了一种可应用于毫米波相控阵的板级集成天线,并对其天线阵列、垂直过渡等关键结构的设计进行了讨论。该阵面将天线阵列、收发组件和馈电网络全部集成在一块基板上,具有结构简单易于量产的特点。文末给出了对所设计的有源阵面的暗室测试结果,结果表明该天线在毫米波雷达和通信系统中具有巨大的应用潜力。     

X 波段宽带宽角扫描相控阵天线的设计

设计了一种X波段宽带宽角扫描相控阵雷达系统的小型阵列天线,该天线采用Vivaldi 天线做为阵列单元。在考虑阵列单元间的互耦效应下,仿真设计了9*9 小型阵列天线,使该阵列天线在相对带宽达40%下的有源驻波系数小于2,其有源单元方向图E面、H面的波瓣宽度分别达到120度、110度以上。对9*9天线阵的实物进行了加工与测试,测试结果说明了该阵列天线具有良好的宽带宽角扫描特性。因该天线结构简单,重量轻,在相控阵雷达天线中有很大的应用价值。     

有源阵列天线的噪声温度

有源阵列天线系统的噪声是有源相控阵雷达系统噪声的主要成分,通过建立基于有源阵列天线系统的噪声分析模型,给出该系统噪声温度的具体计算方法,得到该系统噪声温度的计算公式,进一步推导出该系统增益与噪声温度比值的计算和测试方法.并通过实际计算分析,验证了该方法的有效性.     

基于SIP模块的瓦片式有源阵列天线的一体化设计

基于三维系统级封装（3D-SIP）技术设计实现了一款工作于X波段的瓦片式一体化有源阵列天线。该有源阵列天线基于多通道SIP模组技术与高密度垂直互连技术将有源通道与平面天线进行一体化集成。设计的瓦片式一体化有源阵列天线包含6×8个T/R通道,可以在8.6～10.0 GHz频段内实现大于±45°的扫描能力,最大等效全向功率（EIRP）值为65.2 dBm,阵面尺寸128 mm×96 mm×13 mm,重量303 g。仿真与实测结果表明,提出的基于3D-SIP技术的瓦片式一体化有源阵列天线具备低剖面、小型化、低成本、高性能及高可靠性等产品优势,可以在雷达、通信及成像等系统中广泛推广应用。     

宽带有源天线阵列设计

宽带有源天线阵列在实现工作频带内无栅瓣扫描时,其辐射单元口径和单元间距在工作频段的低端就会显得过于狭小和紧密,在频率低端阵列增益偏低,有源电路布置空间局促。应用波长比例缩放阵列（WSA）来实现宽带有源天线阵列,阵列是由两种或两种以上不同带宽的天线单元组成的异构阵列,兼顾了高低频段阵列性能,为有源电路布置提供了充裕空间。通过电磁计算,验证了该方法的可行性和高效性。针对WSA阵列的工程应用,提出了一种典型的天线阵列结构、片式收发组件和射频互联电路设计。该设计为超宽带多功能有源相控阵天线的应用提供了一种新的方案。     

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。     

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.     

相控阵天线系统散射分析

该文采用S参数分析了有源相控阵天线单元馈电系统模型的接收机负载反射系数.将该反射系数代入阵列天线散射场基础理论公式分析了有源相控阵天线的散射场,将有源相控阵天线的天线模式项散射场分为天线模式反射散射场和天线模式相控散射场进行分析.最后通过一维线阵验证了理论分析结果.该分析方法和分析结果为相控阵天线RCS计算和控制提供了理论指导.     

A monolithic active conical horn antenna array for millimeter and submillimeter wave applications

In this paper, a novel active integrated conical horn array is presented. Specifically, a 95 GHz quasioptically fed mixer integrated with an annular slot ring antenna was used as the basic element of the proposed active system. For efficient reception, a low cost micro-machined conical horn array was fabricated and placed on the top of active elements. A modified nonorthogonal finite-difference time-domain (FDTD) approach was applied for analyzing the basic conical horn antenna and a hybrid matrix manipulation technique for efficient antenna array modeling. The proposed active conical horn antenna array was fabricated and measured. Numerical simulations have verified the design at its distributed stages presenting very good agreement with the experimental data.     

反射面相控馈源阵的动态阻抗匹配

对于相控阵馈源,其前端低噪放的噪声系数直接影响系统整体性能,在技术途径上,减小系统前端噪声系数的关键之一就是改善阵元与有源前端的匹配,即阻抗匹配。对于单个天线,阻抗匹配就是使得天线的输入阻抗等于低噪放的最佳源阻抗。但是对于相控阵,阵列的动态阻抗依赖于波束形成系数并且随着波束指向的变化而变化,阻抗匹配是比较复杂的。针对反射面相控馈源阵系统,采用HFSS鄄MATLAB 联合仿真的方法,设计了馈源天线和低噪放,自动完成天线参数和低噪放最佳源阻抗的优化实现动态阻抗匹配和多波束平均最优阻抗匹配,最后系统仿真进行了验证。     

Ka-band Dielectric Waveguide Antenna Array for Millimeter Wave Active Imaging System

Ka-band compact dielectric waveguide antenna array for active imaging system is given. Antenna array with WR28 metal waveguide direct feeding is specially designed with small size, high gain, good radiation pattern, easy realization, low insertion loss and low mutual coupling. One practical antenna array for 3-D active imaging system is shown with theoretic analysis and experimental results. The mutual coupling of transmitting and receiving units is less than -30dB, the gain from 26.5GHz to 40GHz is (12-16) dB. The results in this paper provide guidelines for the designing of millimeter wave dielectric waveguide antenna array.     

雷达导引头天线技术发展趋势探讨

基于现代雷达技术的发展和应用,详细分析了雷达导引头天线技术的发展趋势。由于雷达导引头对天线性能的特殊需求,在回顾反射面天线技术的发展过程的基础上,着重探讨了阵列天线技术,包括波导裂缝阵天线技术、有源相控阵天线技术以及共型天线阵技术在雷达导引头中的应用,从而对其发展趋势进行了探讨和分析,非线性有源天线阵技术的出现将会极大地推动导引头相控阵天线技术的发展。     

结构误差对天线阵面电性能的影响

基于场耦合的概念,建立了有源相控阵天线阵面的机电耦合模型。天线阵面的阵元布置为环栅阵,仿真计算了阵面因子方向图和阵面方向图。依据此环栅阵,将结构误差加入机电耦合模型,得到结构变形误差,阵面加工误差,累积安装误差对天线阵面电性能的影响数据。研究分析结构误差对天线增益、栅瓣电平、波束指向和波束宽度等天线阵面电性能指标的影响,可知天线阵面对振动的位移响应对电性能的影响满足系统的指标要求,阵面加工误差和累积安装误差对天线阵面电性能的影响较小。