有源天线阵波束电扫描新技术

研究了利用互注频锁相技术实现的低成本、高集成度、高效率的新型非线性有源天线阵列,给出了耦合振荡器阵列的幅度及相位动力系统满足的微分方程组,然后针对控制非线性有源天线阵列波束扫描这一实际应用,找到了可以实现有源天线阵列波束扫描的相位动力系统的轨道及振荡器自由振荡频率需满足的条件,并对轨道的稳定性进行了分析,提出了一种不用移相器实现非线性有源天线阵列波束电扫描的方法,最后利用计算机仿真验证了该方法的可行性.     

非线性有源天线阵接收技术研究

利用注入耦合振荡器阵列直接实现非线性接收波束合成,具有旁瓣低的优点,但难以实现接收波束扫描.因此提出了一种非线性有源天线阵接收的新技术,采用耦合振荡器阵列作为本振对接收信号进行混频,在中频进行波束合成.由于阵列单元间相位差可控,能实现接收波束扫描,还可用于生成和差接收波束.实验表明该技术可用于构建非线性有源天线阵的接收系统.     

非线性有源天线阵波束扫描技术研究

三种耦合振荡器阵列可用于非线性有源天线的波束扫描:注入锁相振荡器阵列、双边耦合振荡器阵列和耦合锁相环阵列.首先对这三种类型阵列的非线性微分方程进行了分析,在实验基础上研究了这三种拓扑结构存在的问题,针对其中的缺陷提出了一种新型串行单边耦合的有源集成天线阵列,实验表明该阵列锁相带宽宽、相噪低,可用于无移相器的波束扫描.     

非线性有源天线阵多波束相位分布控制方法

研究了基于注频锁相振荡器阵列的非线性有源天线阵多波束拓扑结构模型,详细分析了一维线阵、二维面阵多波束相位分布的控制方法并完成了一维线阵、二维面阵的相位分布仿真和方向图仿真,验证了该方法的有效性。最后,完成了多波束性能的分析。     

基于注频锁相振荡器阵列的多波束扫描技术

研究了利用注频锁相振荡器阵列实现非线性有源天线阵多波束扫描技术,给出了注频锁相振荡器阵列的拓扑结构及相位动力学方程组,建立了基于注频锁相振荡器阵列的多波束天线加权模型并详细分析了加权矩阵的确定方法,最后对直线阵和矩形平面阵多波束扫描的方向图进行了计算机仿真并搭建了两波束扫描实验系统,进一步验证了该技术的可行性.     

非线性有源天线阵稳定时间分析

研究了非线性有源天线阵三种拓扑结构:注入锁相耦合振荡器阵列、单边耦合振荡器阵列和双边耦合振荡器阵列,推导了三种阵列结构相位动力学方程的统一形式;分析了当频率控制参量发生改变时,系统从一个稳定状态向另一个稳定状态跃迁的暂态过程.对阵列的稳定时间进行了估计,给出了阵列稳定时间的解析表达式.对阵列的暂态过程进行了计算机仿真,对理论分析结果进行了验证.     

基于微机械工艺的60 GHz波束扫描天线阵

提出了一种应用于高速率无线通信的基于微机械工艺的波束扫描天线阵.基于微机械工艺的空气填充的同轴线结构能提供低损耗的矩形微同轴传输线和馈电网络设计.设计的传输线仿真和测试插入损耗均小于0.18 dB.仿真和测试结果吻合良好.波束扫描天线阵的尺寸为17.5×14.5×0.42 mm3, -10 dB带宽为10 GHz(55~65 GHz), 其带宽覆盖60 GHz标准的全频段.波束扫描角度分别为±35°和±11°.在60 GHz中心频点, 增益分别为11.8 dBi和12.1 dBi.     

交叉波束相干功率合成交叉角影响分析

从稀疏阵列相干信号功率合成的概念及原理出发,推导分析了两点源交叉波束下波束之间交叉角度与目标点合成效率之间的关系,通过仿真分析了波束交叉角对有效功率点分布的影响。由分析可知,在多点源与目标点等距、各点源频率相同和极化方向一致的情况下,目标点合成效率与空间中各点源之间的夹角有关,交叉角度越接近垂直,目标点合成效率越低。当波束交叉时,有效功率点之间的间距与波束交叉角度有关,交叉角度越接近垂直,有效功率点之间的间距越小,有效功率点分布越密集。分析结果可为进一步分析多点源稀疏阵列空间功率合成提供理论依据。     

数字波束形成雷达的乘积天线阵

对接收天线阵进行非线性乘法处理可以显著地减少天线单元数（即阵元稀布），这对于大口径数字波束形成（DBF）阵列越来越重要。本文就DBF雷达应用的几种（常规的和乘积的）阵列进行了实验性研究，采用一个合成口径装置，在5.5GHZ和77GHZ对雷达进行了测量。将乘法系统的成像性能与常规阵列（满阵）进行了比较。乘法系统的稀布率约为80%，只是成像质量稍有下降。公差模拟表明乘法对幅度和相位误差较为敏感。     

基于注频锁相技术的发射波束形成系统

研究了利用注频锁相技术实现低成本、高集成度、高效率的发射波束形成系统。首先介绍了发射波束形成的原理,并研究了注频锁相振荡器相位系统平衡点的稳定性,根据注频锁相振荡器的相位噪声理论给出了注频锁相振荡器阵列的设计原则,然后根据理论分析设计了一种可以产生高稳定度、低相位噪声具有任意相位加权系数的多通道射频相干信号的波束形成系统,利用计算机仿真该系统实现了发射波束扫描,证明了基于注频锁相技术的发射波束形成系统的可实现性。最后搭建了四通道注频锁相振荡器阵列,测量结果表明注频锁相振荡器阵列可以产生具有任意相位加权系统的多通道相干信号,进一步证明了该发射波束形成系统的有效性。     

基于耦合振荡器阵列的非线性有源天线阵

利用耦合振荡器阵列实现有源集成天线阵电扫描,可以实现相控阵天线高效率、低成本、小型化。文中利用Y-参数对利用任意耦合网络实现的耦合振荡器阵列进行了分析,得到了系统幅度及相位非线性动力系统的微分方程组,然后针对利用耦合振荡器阵列实现非线性有源天线阵列这一实际应用,提出了一种不用移相器实现有源天线阵列波束扫描的方法,并进行了稳定性分析。最后利用计算机仿真验证了该方法的可行性。     

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。     

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。     

振荡型有源集成天线

研制中心频率为18 GHz的振荡型有源集成天线,包括微带天线设计、单片压控振荡器(MMIC VCO)的设计及微带天线与单片压控振荡器二者的集成。微带天线的芯片面积为4.5 mm×3.5 mm,增益为3.67 dB,中心频率为18.032 GHz,最小输入驻波系数为1.098;单片压控振荡器芯片面积1.1 mm×1.0 mm,调谐范围为15.978～18.247 GHz,输出功率大于6 dBm。振荡型有源集成天线的方向图测试结果与微带天线的特性符合,该振荡型有源集成天线能够正常工作。     

相控阵天线栅瓣效应与规避

相控阵天线由许多阵元排列组成。根据不同的阵元间距和波长的关系,给出了栅瓣出现的位置。搭建了一个试验平台,通过控制扫描角度可以看到栅瓣出现的位置。采用相控阵天线技术结合传统天伺系统的方法,可以扩大天线的扫描范围,并且起到了规避栅瓣的作用。简述了多波束形成过程,论述了阵列天线的空间功率合成,并仿真出天线多波束方向图的理论值,与实验得到的结果相吻合。对工程起到指导作用。     

一种阵列天线赋形波束综合方法

给出一种基于反离散傅里叶变换阵列天线赋形波束的综合算法,综合后的阵列天线波束形状与预给的波束形状吻合较好,从而达到设计要求。该方法具有计算速度快、计算量小、计算数值稳定性好的优点。是一种阵列天线波束赋形的实用方法。     

一种新型极化捷变有源微带天线阵

本文提出了一种新颖的极化捷变放大器型有源微带天线阵,只要在馈电端电控单一有源电路就能实现整个微带天线面阵极化的捷变和信号的放大.利用角馈方形微带贴片设计了一副具有高隔离度和低交叉极化的新颖16元双极化面阵,并分析了天线阵的共极化和交叉极化方向图.介绍了有源电路的设计.该电路利用一专用电控移相器,通过改变场效应管(FET)栅极的直流控制电压,电控两极化端口间的0°或90°相差,实现天线阵由线极化到圆极化的捷变.低噪声放大器(LNA)不仅使有源天线增益提高12-14dB,而且改善了天线的驻波比带宽和隔离度.文中给出了无源双极化阵和有源阵的实验结果,证实了理论的有效性.     

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。