一种高增益微波光子天线阵列的设计

设计了一种中心频率为20 GHz的8单元微带光子天线阵列,利用微波光子技术解决了传统微波技术在高频、宽带等方面的问题。天线单元为矩形微带贴片天线,馈电网络采用具有λ/4阻抗匹配枝节设计的多级T型等分功分器。采用光子上变频技术产生20 GHz的微波信号,光载微波信号经光纤传输后由阵列天线发射。利用三维高频结构电磁场仿真对该天线阵模型的搭建和优化进行仿真,结果表明天线阵仿真阻抗带宽为1.15 GHz,在带宽内最大增益为13.6 dBi。将天线阵列应用到微波光子系统发射端,测量结果表明,最大增益可以达到6.92 dBi。该天线阵列性能良好,可广泛应用于未来移动通信网络覆盖领域。     

基于微波光子的光学波束合成理论与仿真

光学波束合成技术是利用光信号作为载波携带射频信息而实现的一种新型的宽带射频波束合成技术,即用光信号来传输以及分配射频信号,实现射频信号的光波控制.文章介绍了基于微波光子的光学波束合成原理,重点介绍了光非相干和光相干波束合成架构,通过详细的理论公式推导以及软件仿真,表明上述两种光学波束合成架构可对多天线接收信号实现信号合成.针对目前大阵列天线单元系统对光学波束合成技术的迫切需求,利用光相干和非相干波束合成的各自优势,提出了一种适用于千量级天线阵列规模的光学波束合成架构,为光学波束合成技术在相控阵雷达、电子对抗等领域的应用提供解决方案.     

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。     

相控阵天线的互耦和近场校准

本文在分析相控阵天线近场特性的基础上,根据信号子空间的基本理论,结合模拟退火算法,提出了一种利用近场辅助源估计相控阵天线互耦系数的方法.大量的计算机仿真结果表明,本方法使用校准源少,校准源到天线阵距离近,算法稳健,即使在雷达工作、并且存在其它未知信号时,也能准确估计出天线阵的互耦系数.     

相控阵天线的互耦和近场校准

本文在分析相控阵天线近场特性的基础上,根据信号子空间的基本理论,结合模拟退火算法,提出了一种利用近场辅助源估计相控阵天线互耦系数的方法.大量的计算机仿真结果表明,本方法使用校准源少,校准源到天线阵距离近,算法稳健,即使在雷达工作、并且存在其它未知信号时,也能准确估计出天线阵的互耦系数.     

L频段共形相控阵天线研制

为满足机载系统的需要,给出了共形相控阵天线的分析和设计过程,同时研制了一种高度仅为0.14波长的准八木天线单元。利用三维电磁仿真软件HFSS对天线单元和共形相控阵进行了仿真设计,并研制了一套L频段共形相控阵天线。该天线由天线阵面、波束形成网络和波控器等构成。天线阵面由4个天线单元组成,共形安装在机头上。经实际测试,共形相控阵天线阵面的和波束在扫描范围内增益大于10 dBi,并具有较低的副瓣电平;差波束零深小于-20 dB。     

对角反相探针馈电贴片天线研究

在传统L形探针耦合馈电贴片天线的基础上进行了改进,采用了探针对角反相馈电技术构成了宽带、双极化贴片天线。采用基于有限元法的数值仿真方法对对角反相探针耦合馈电天线进行了研究,给出了实测结果。该天线适合作为通信基站阵列天线、智能天线及机载＼舰载相控阵天线阵列阵元。     

可变相位中心天线阵校准技术

某类型可变相位中心天线的相位中心随频率和入射方位变化,而且受到天线阵架设环境的影响。因此需要在理想计算相位中心的基础上,在现场发射测试信号来修正各种误差引起的相位中心变化。提出一种现场校准方法,设计了校准天线的架设方法,推导出由测向基线相位差计算天线单元相位中心与阵中心距离的方程。仿真表明,天线单元相位中心经过校准后,空间谱测向算法的空间分辨力有明显提高。     

基于近场校正的相控阵天线低副瓣方向图综合

相控阵天线单元存在着幅度和相位误差,这些误差的综合作用会导致天线方向图副瓣电平达不到优化设计结果。提出了一种基于近场幅相校正的相控阵天线低副瓣综合方法,首先采用近场单通道测量方法,得到相控阵天线阵面的实测幅相值;然后采用非线性二乘法对天线单元幅度和相位进行优化综合;最后根据优化幅相值对实测幅相值进行修正,获得相控阵天线阵面幅相配置参数。方向图实测结果表明该方法可行、有效。     

基于System Generator的某导航设备相控阵天线相位解算技术

某导航设备相控阵天线主要由天线阵子、移相器和控制单元组成，移相器负责对天线阵子的相位进行实时控制。为了消除设备相控阵天线移相器之间的相位偏差，提出一种基于System Generator的快速傅里叶变换（FFT）相位求解技术，通过System Generator快速构建设备相控阵天线移相器相位解算模型，完成相位解算和补偿工作。经验证，该方法能有效缩短设计人员软件编程时间，具有较强的使用价值。     

阵列天线近场校准方法及在波束形成中的应用

大型相控阵天线阵列由于天线口径很大,给天线远场测试带来很多困难,天线近场测试方法可以有效解决这类问题。本文在实际工程中利用天线近场测试方法对大型天线阵列的幅相误差进行了测试及校准。试验结果表明,此方法可以用于评估阵列天线的一致性。波束形成后,相对于接收机闭环校准,天线误差校准可以明显降低旁瓣,并且测角偏差明显减少,在短波低频段表现尤为突出。     

基于FFT的相控阵雷达校准方法

相阵控天线由于单元间互耦,器件的制造,组装误差,老化,热变形和组件更换的影响而产生幅相误差,必须进行校准和补偿。文中提出一种新的校准方法,先在相同的频率和环境条件下分别进行ＦＦＴ外校准和初次ＦＦＴ内校准确定内外场校正系数,然后在雷达使用期间只需作天线ＦＦＴ内校准就可获得理想的精度,用一２４单元实验阵列对此作了实验验证。此方法具有低设备量和高校准精度,适用于一维,二维相控阵雷达,尤其适合于机载或地面     

中场测量相控阵扫描方向图的方法研究

有源相控阵天线的发射和接收天线的性能依赖于阵面口径的幅相分布，有源相控阵的幅相校准工作通常在出厂前通过暗室中的平面近场测量进行，但是某些大型的有源阵面根本无法进暗室进行校准，利用外场测量进行的校准往往无法验证其结果的好坏，该文介绍了一种中场测量相控阵天线扫描方向图的方法，使校准结果能够得到较为客观的评估。     

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.     

激光相控阵与微波相控阵发射天线技术体制的比较

借鉴微波相控阵雷达技术,有的放矢加快探测型激光相控阵雷达的技术发展与应用,从仿学微波相控阵雷达发射天线基础知识入手,提出微波相控阵雷达发射天线与光纤激光相控阵发射天线可比较的部分技术参数;分析了光纤激光相控阵发射天线的技术要点与潜在能力,并立足现有研发水平对其系统功能与规模进行了预测;尝试对光纤激光相控阵与微波相控阵天线的技术特点与面临主要问题进行了论述;提出两者体系内互相配置,不仅有助于提高微波相控阵雷达在复杂电磁环境下对中近程高速、隐身和多目标的探测、识别与定位能力;同时也可适当减少激光相控阵对目标大范围区域搜索的压力的观点。     

基于三相幅度测量的相控阵天线快速校准方法

提出了一种基于三相幅度测量的相控阵天线快速校准方法。该方法将天线阵列进行分组,利用每种分组在三种配相下的阵面合成场幅度测量值,可解算出各个天线单元的初始幅相值。该方法仅需幅度测量,避免了相位测量误差影响单元幅相值的计算精度,而且所需幅度测量次数仅为(2N+1)次,可显著提高校准时效性。另外,利用分组思想,同时改变多个单元相位,使总辐射场的幅度变化显著,提升校准准确性。仿真结果表明:校准后相位均方根误差为2.2°,幅度均方根误差为0.2 dB。     

HF雷达阵列信道幅相特性的一种估计方法

使用空间谱估计中的多信号分类（MUSIC）算法探测信号到达角，阵列天线互耦系数和信道相位精度直接影响到达角的精度和分辨率，对相控阵雷达无须远/近场辅助信号源估计多个信道幅相值的方法进行了研究。并将此方法用于浙江舟山高频地波相控阵雷达系统，首先对阵列天线互耦系九进行测量估计，然后对系统的信道幅相值进行了实测估计和补偿，证明使用的方法是正确的。     

Use of direct-modulated/gain-switched optical links inmonopulse-type active phased array systems

With the advance of high speed laser technology, optical interaction with microwave circuits has become highly viable. Such interaction is advantageous as the fiber is low-loss, lightweight, and immune to electromagnetic interference. In this paper, interaction of direct-modulated and gain-switched optical links with active antenna phased array systems is demonstrated. In the direct-modulated optical system, the RF signal directly modulates the DFB laser. In the gain-switched optical system, the laser is gain-switched to function as a RF frequency doubler. The modulated signal is transmitted via an optical fiber and recovered at the receiving end by a high-speed photodetector. The recovered RF is then injected into the active antenna phased array systems as an injection-locking reference signal. Two active antenna systems are used for this demonstration: beam-switching and Doppler transceiver     

大型有源相控阵校准的MCM法及其误差分析

文献[1，2]对相控阵天线校准采用互耦测量的方法进行了讨论。本文对此方法进行了推广、并提出了一种用互耦法进行大型有源相控阵校准的新方法──MCM法[3，4]。在整个监测校准过程中，校准测量与各有源通道收／发监测信号幅相大小无关。本文进一步对MCM法的测量误差进行了研究，同时给出了MCM法和近场实测结果，并进行了比较。理论分析和实验结果表明，该方法在工程应用中具有较大的实用价值。