一种新型微带天线及其宽角扫描特性研究

该文主要描述了一种适合宽角扫描的相控阵天线单元设计思路,研究了其组阵实现宽角扫描的特性。为尽量减少大角度扫描过程中由于天线单元波束宽度有限带来的阵列增益下降,采用折叠地板的方式展宽天线单元半功率波束宽度;同时,为了降低互耦引起的天线单元方向图畸变,在宽波束设计基础上探索了降低天线互耦的方法,使得真实阵列方向图尽可能地满足方向图乘积定理,从而实现宽角、高增益扫描的目的。经一维线阵的仿真和测试,设计了一种能扫描到±70°且增益变化不大的宽角扫描阵列。设计的天线还能作为一种典型的天线单元,应用于5G等民用消费电子场景。     

共形天线阵列方向图分析与综合

在存在单元互耦的情况下,提出了锥台共形天线阵方向图的分析与综合方法．采用渐变缝隙天线作为阵列单元,先算出天线单元的阵中耦合方向图,然后以叠加原理为基础分析计算天线阵列的主极化和交叉极化方向图．采用Ansoft HFSS仿真软件对该锥台共形天线阵进行了仿真分析,结果表明,所提出的分析方法准确可靠,为锥台共形天线阵特性优化设计提供了方法支持．同时,采用雁群优化算法,对0°方位面内的阵列主极化扫描方向图及交叉极化方向图进行了优化综合．     

超低副瓣阵列天线不同扫描角度幅相误差影响的研究

天线阵各单元间相互耦合,使超低副瓣阵列天线的性能发生改变.传统的幅相误差分析,很少考虑互耦影响.这里在考虑互耦影响的条件下,讨论幅度误差和相位误差对超低副瓣阵列天线性能的影响.利用矩量法对天线阵列进行互耦分析,并计算了天线阵列各单元的本征激励方向图.以八单元Chebyshev等间距直线阵为例,采用本征激励分析方法进行了数值统计分析,在不同的扫描角度下,模拟得到了幅度误差、相位误差对超低副瓣阵列天线副瓣最高电平影响的关系曲线.结果表明,随着扫描角度的增加,幅相误差和互耦对天线阵的影响也逐渐增加.采用的方法是适合于阵列天线大规模数值模拟计算的有效方法.     

基于自适应算法的三维波束赋形技术

为了针对每个移动终端进行动态的三维波束赋形,使三维波束主瓣对准期望用户并且在干扰用户方向形成零陷,构建了均匀平面阵的二维阵列信号模型,研究了基于最小均方误差算法的全局自适应算法,并在此基础上提出了基于降维的局部自适应算法. 2种自适应三维波束赋形算法可以动态地调整阵列单元的权值,自适应地改变天线阵列的方向图,为用户提供实时的跟踪服务. 仿真结果表明,在一定数量的阵列天线单元的条件下,2种算法均可以实现针对期望用户的自适应三维波束赋形.     

单元互耦对自适应平面阵列性能的影响

采用混合法-矩量法和并矢格林函数法,着重研究了微带天线单元间的互耦对自适应平面阵列输入驻波比、波束指向、方向图的副瓣电平和零点位置的影响,最后通过测试对上述影响进行了验证,理论和实测较为一致。结果表明,在移动通信中,基站自适应平面阵列的设计必须考虑辐射单元互耦效应。     

超低旁瓣阵列天线的本征激励互耦分析

采用本征激励方法，对超低旁瓣阵列天线中互耦效应的影响进行了研究。推导了天线电流分布的pocklington积分方程，介绍了矩量法求解各阵元的电流分布的方法。计算了天线阵列各单元的本征激励方向图。在此基础上，采用阵列本征激励分析方法对Chebeshev天线阵进行了互耦分析和修正。模拟了不同主旁瓣相对电平超低旁瓣天线的方向图及其与最高旁瓣电平的关系曲线，并给出了相应的修正结果。讨论了不同单元数目的天线阵，互耦所导致的影响。结果表明天线阵的主旁瓣相对电平越低、天线阵单元数目越少，互耦的影响越大。可以看出，采用的本征激励方法是高速的和有效的。     

CDMA系统中一种快速有效的盲波束形成方法

利用DS-CDMA系统的工作原理,提出一种基于鲍威尔法的最大化阵列输出功率的盲波束形成方法．只需检测相关器解扩后输出信号移相合并的功率,即可求出用于搜索的共轭方向,自适应地调整阵列天线中各阵元的相位,使形成波束指向期望用户的来波方向．该方法降低了系统复杂度．数值仿真结果表明,鲍威尔法与类似优化算法相比,提高了波束形成的稳定性,减少了计算量,并在同等收敛精度下具有更优的方向图．单信号入射时本方法的迭代次数和乘法次数约为同类方法的10％,双信号入射时的计算量进一步减小至同类方法的2％．     

PSO和GA在阵列天线波束赋形中的应用

将粒子群优化算法和遗传算法应用于阵列天线的波束赋形问题中，用MATLAB编制程序分别对10元直线阵和31元圆环阵进行赋形计算，得到了预期的方向图，得出了这两种优化算法在阵列天线波束赋形问题中的优缺点，在计算圆环阵时尝试引入了修正的波恩斯坦多项式以减少需要优化的变量，并结合工程上的需要，用粒子群优化算法给圆环阵赋行计算得到了主波瓣是平顶的方向图。     

一种快速综合基站天线赋形方向图的迭代方法

针对基站天线赋形波束的上副瓣抑制和下零点填充的要求,研究了一种快速综合具有给定上副瓣和下零点电平的方向图的迭代方法.对给定的零点和副瓣的电平值,应用布伦特方法迭代出功率方向图极值点的位置;根据零点位置写出功率方向图的因式分解形式,各项系数即是各阵元带相位的激励系数.与普遍采用的优化算法相比,此方法效率高,耗时少.结合一种天线单元,综合了一款10元阵列方向图,并用HFSS仿真结果验证,上旁瓣抑制和下零点填充性能良好.     

抗干扰阵列天线的小型化及波束形成技术分析

在抗干扰阵列天线小型化的基础上,提出了一种波束形成的新技术．在实际设计中,通过减小阵列天线单元之间的间距实现了阵列天线的小型化;编制高频结构仿真VBScript脚本程序来提取阵元的有源方向图和有源阻抗数据;在Matlab中编写了基于差分进化算法的优化设计程序;通过Matlab来调用高频结构仿真进行全波仿真分析,得出最优的阵元加权因子以实现抗干扰阵列天线的波束零陷．研究结果表明,该技术能够非常精准地在干扰方向(30°,10°)上形成零陷,且零陷深度提高了32dB．     

面向天线互耦效应抑制的波束预编码算法

针对毫米波混合波束成形系统研究中没有考虑天线互耦效应对毫米波系统性能影响问题,结合天线互耦效应分析,提出了一种基于改进正交匹配追踪算法的波束预编码方法．该方法首先推导出了天线互耦矩阵,在此基础上建立了等效互耦信道模型;其次,以所建立的等效互耦信道模型为基础,以最大化传输速率为目标,利用改进的正交匹配追踪算法求得预编码向量,从而获得互耦效应下的最优波束．仿真表明,这种波束预编码方法能够有效地抑制互耦效应造成的波束畸变,保证通信质量．     

天线方向图综合中的本征激励方法

给出矩量法分析天线阵列时本征激励模式的不同定义．使用单元间无耦合的理想阵列来逼近有耦合的实际阵列．可以把理想阵列单元的电流分布经过等效转化之后得到的系数去激励有耦合的阵列,可在有互耦的阵列上综合出与理想阵列一致的方向图．因为在优化过程中减少了精确的电磁场分析而大大缩减了考虑耦合的实际阵列方向图综合时间．最后给出算例验证了笔者思路的正确性．     

互耦效应下端射阵机载雷达空时内插STAP方法

针对端射阵天线由于阵元间距较小,容易造成能量耦合引起互耦效应,进而影响天线增益和空域导向矢量等参数以及后续的杂波抑制性能这一问题,首先利用互阻抗法和等距离环地面散射单元积分法,建立了互耦条件下的端射阵机载雷达信号模型;然后分析了互耦效应对杂波特征谱和空域导向矢量等参数的影响;最后提出了一种基于空时内插的空时自适应处理方...     

Static beamforming method of frequency diverse array

Focused on the time-varying property of the transmit beampattern of the frequency diverse array, a static transmit beamforming method is proposed to control the beampattern of the pulsed frequency diverse array, and the characteristics of its radiating pattern are studied. With a tiny progressive incremental frequency shift applied between the adjacent antenna elements, a range-angle dependent radiating pattern is achieved. Compared with the conventional phased array, the frequency diverse array is low in price and small in complexity without the use of phase shifters, which enables it to be suitable for the miniaturization design of an array antenna. Moreover, its range-angle dependent characteristic significantly enhances the flexibility of antenna beam scanning. Simulation experiments demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

一种新的测量阵列天线方向图的方法

提出了一种新的测量阵列天线方向图的方法,即单元电流重构法,该方法是阵列天线的结构和组成单元已知的情况下,利用所测出的离阵列天线中等距离处辐射场的幅度和相位,计算出阵列单元的电流分布,进而得到阵列天线的远场方向图,计算机模拟的结果证实了该方法的正确笥和可行性。     

阵列单元取向对DOA估计的影响

针对以往DOA估计算法中智能天线系统的阵列单元模型多采用全向振子的情况,分析了当天线单元存在方向性时对MUSIC算法估计信号到达角的影响,并在进行阵元互耦校正后,讨论了影响MUSIC算法分辨率的一些因素,通过计算机仿真结果的比较表明单元取向、阵列方向性、信噪比对到达角分辨率有较大的影响。     

混合入侵杂草算法用于阵列天线波束赋形

为了克服基本入侵杂草算法在处理高维数复杂问题时收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,将简化的二次插值法作为局部搜索方法嵌入到入侵杂草算法中,提出了一种混合入侵杂草算法．该算法利用简化的二次插值法较强的局部搜索能力来增强算法的整体收敛性能,提高收敛速度和计算精度．仿真结果表明,该算法在阵列天线波束赋形问题中,整体性能优于基本入侵杂草算法及其他同类算法．     

基于波束空间的SAR阵列天线波束展宽方法

针对合成孔径雷达（SAR ）天线设计过程中,难于获得均匀幅度和较宽的照射区域,实现灵活多变的波束变换的问题,提出一种基于波束空间阵列天线波束展宽的方法.通过将平面阵列天线分成多个子阵列,以子阵列为单位设计出基本波束,再通过幅度和相位加权使各子阵波束在空中实现同相移位叠加,从而实现波束覆盖区域的控制.由于各子阵可作为基本单元来处理,只需对各子阵实行加权,即可极大地降低阵列导向矢量的数目,能灵活地设计各种波束图,实现指向控制和干扰抑制.仿真实验的结果证明了该方法的正确性和有效性.它可用于单波束发射多波束接收(SIMO)与多波束发射多波束接收（MIMO）等新的SAR成像体制中.