光纤激光相控阵技术的通信研究

提出了利用光纤激光相控阵技术组建全光组网的新方法。且远场栅瓣的存在不仅缩小了光束的扫描范围,还分走了大量主瓣的能量,缩短了通信距离。文中还提出了通过改变阵元间的间距来达到消除栅瓣的目的,完成了相应的仿真工作,并通过实验验证了利用相控阵技术进行通信的可行性。     

大间距相控阵天线栅瓣抑制技术研究

适当增加阵元间距有利于降低相控阵天线的成本,但是会带来不期望的栅瓣。文中针对5×5大间距相控阵天线栅瓣抑制技术进行了研究。改进了传统遗传算法,增加了种群的多样性。首先采用改进的遗传算法优化得到局部解,然后运用模式搜索算法优化得到最优解,并对阵列口径及阵元最小间距进行约束。其次,结合实际的工程应用,对阵元位置进行约束,优化出便于生产应用的最佳阵列排布。仿真结果表明,优化后的阵列,最大栅瓣电平得以有效抑制,满足工程应用的要求。     

一种超宽带相控阵天线阵方向图栅瓣抑制方法

针对超宽带相控阵天线方向图栅瓣抑制难题,基于遗传算法,构建了一种高效的适应度函数计算方法,通过优化设计相控阵天线各阵元间距,最终实现了8-18GHz超宽带阵列天线方向栅瓣的有效抑制,基于遗传算法,构建了一种高效的适应度函数计算方法,通过优化设计相控阵天线各阵元间距,最终实现了8-18GHz超宽带阵列天线方向栅瓣的有效抑制。通过与相同阵列长度下等间距时阵列天线方向的频率响应曲线比较,说明了本文算法的有效性。     

基于粒子群算法的宽带真延时方向图栅瓣抑制方法

针对阵元间距大于信号波长引起阵列方向图出现栅瓣的问题,该文提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的宽带真延时方向图栅瓣抑制方法。该方法首先定义了基于宽带真延时的阵列能量方向图,其次构造了以阵列能量方向图的最高副瓣电平作为适应度函数,最后利用粒子群优化算法优化阵元分布来实现对阵列方向图栅瓣的进一步抑制。仿真结果表明:相比于单独使用粒子群算法和单独使用宽带真延时方法,该方法对方向图栅瓣的抑制性能更加有效,在此基础上,该文还研究了阵元个数、平均阵元间距、信号时宽和信号中心频率等因素对方法抑制栅瓣性能的影响。     

宽带信号的角度谱恢复方法研究

本文利用栅瓣随频率漂移的特性和峰值分布的统计特性,构造了一种栅瓣滤波器.利用该栅瓣滤波器对宽频带波束输出滤波可以滤除栅瓣的影响.等间隔线阵的实验数据处理结果表明,在阵元间距是波长0.8~1.3倍相应的频段范围内,得到了较好的滤波效果.     

空间不合成平板端射阵列副瓣研究

平板端射天线组阵不符合常规天线组阵规律,增益随着天线单元间距的增大而提高,在1.5倍波长时增益最高,但同时引入栅瓣问题.采用不均匀布阵抑制栅瓣,将阵元间距的稀疏约束从0.5λ栅格扩展到1.5λ栅格.经过大量仿真分析,发现当天线单元最小间距为1.5λ时,按常规不均匀阵列优化原理优化天线间距,可以抑制栅瓣但无法解决引入的高...     

二维稀疏相控阵声场优化及阵元故障影响分析

针对二维稀疏超声相控阵声场分布中的栅瓣和旁瓣问题,推导了二维稀疏超声相控阵的指向性公式,并利用发射阵列和接收阵列交错分布的方式消除栅瓣及抑制旁瓣,从而优化声场特性,优化后横向和侧向扫描范围由30°扩大到60°。建立了优化后阵列声场指向性与损坏阵元位置的函数关系式。声场指向性仿真结果表明,距阵列中心越近的阵元损坏时旁瓣升高越多,单个阵元损坏导致一级旁瓣最多升高20dB,主瓣下降约6dB,且与损坏阵元位置无关;相同位置的发射阵列和接收阵列阵元同时损坏时,对声场特性影响达到最大。     

基于栅瓣宽度的稀疏阵列方向图综合算法

首先对子阵级稀疏阵列进行建模,针对子阵级稀疏阵的子阵间距远远大于半波长而导致子阵级稀疏阵列方向图主瓣附近具有大量栅瓣的问题,提出了方向图栅瓣宽度的概念,为了抑制方向图的栅瓣宽度,提出一种基于栅瓣宽度的子阵级稀疏阵列优化算法,解决了方向图栅瓣电平在满足一定的要求下使栅瓣宽度最窄的问题,最后通过仿真验证了该算法的有效性。     

一种基于光纤激光相控阵技术的全光组网的新方法

提出采用光纤激光相控阵光源在深空通信中组成全光组网的新方法,模拟了1.55μm的光纤激光相控阵光源在深空通信中的远场相对光强图,得到了通过改变阵元之间的相位控制扫描角度,阵元数目为2×2,波长为1.55μm,纤芯半径为10μm,阵元在间距80μm时,扫描角度为±0.9909°,发现了利用光纤激光相控阵光源在深空全光组网高速通信中具有动态角度可扫描优势。     

单极子-交叉环天线阵波束形成的分析

为了提高便携式近程海态测量与分析高频地波雷达(OSMAR-S)的风、浪探测能力,以单极子-交叉环组合天线为基本单元构建小型均匀直线阵列.分析了阵元间距对波束形成的影响,讨论了低副瓣处理对波束栅瓣的作用.结果表明:单极子-交叉环天线阵波束的栅瓣幅度要比主瓣幅度小,且低副瓣处理能够将栅瓣完全压制.通过对不同阵元间距下的单极子-交叉环天线阵的波束指向性能的比较,证实了可以适当地增加阵元间距,突破雷达半波长的严格要求,在获取相同的均匀旁瓣电平条件下以得到更窄的主瓣宽度.     

基于NUFFT方法的二维非周期阵列天线方向图计算

相控阵天线应用在有限电扫描角度时,采用大间距体制以减少有源通道数量,降低天线成本。由于单元间距大于波长,在可视空域内会出现栅瓣,常采用非周期排列方法分散栅瓣能量降低栅瓣电平。文中提出了一种变距平移错位抑制大间距阵列栅瓣的方法,并介绍了基于二维NUFFT计算该非周期排列阵列天线方向图的方法。分析了影响该算法精度的因素,并通过在拟合虚拟阵列幅相值时通过采用局部坐标系有效减小计算量。通过一个由300个单元组成的非周期阵列方向图计算,对二维NUFFT方法以及累加法进行对比。前者的计算时间仅为后者的0. 9% ,验证了算法的高效性。计算结果显示全空域方向图吻合度高,方向性系数误差仅0. 05 dB,最高副瓣误差仅0. 12 dB,验证了算法的准确性。     

Optimization of thinned aperiodic linear phased arrays using genetic algorithms to reduce grating lobes during scanning

The scan volume of a thinned periodic linear phased array is proportional to the spacing between array elements. As the spacing between elements increases beyond a half wavelength, the scan range of the array will be significantly reduced due to the appearance of grating lobes. This paper investigates a method of creating thinned aperiodic linear phased arrays through the application of genetic algorithms that will suppress the grating lobes with increased steering angles. In addition, the genetic algorithm will place restrictions on the driving-point impedance of each element so that they are well behaved during scanning. A genetic algorithm approach is also introduced for the purpose of evolving an optimal set of matching networks. Finally, an efficient technique for evaluating the directivity of an aperiodic array of half-wave dipoles is developed for use in conjunction with genetic algorithms.     

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。     

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。     

液晶光栅相控阵偏转波前测量方法研究

为了测试相控阵激光雷达的关键器件液晶光栅相控阵的偏转光束波前,以监控和评价雷达扫描光束的质量,采用带有光束变向功能的径向剪切干涉测量方法,进行了理论分析和实验验证,取得了口径为10mm×10mm的偏转波前测试系统与商用WYKO干涉仪的比对测试数据。两种仪器对同一块平面样板测出的波前之差的峰谷值小于λ/20,均方根值小于λ/200,还取得了实测液晶光栅相控阵不同偏转光束的波前数据。结果表明,该方法可以对液晶光栅相控阵的偏转波前进行高精度测试。     

Continuous True-Time-Delay System Employing a Novel Tunable Chirped Fiber Grating Delay Line and a Sampled Grating Based Multiwavelength Fiber Laser

A photonics true-time-delay system for phased array antenna beam steering employing a novel tunable chirped fiber grating delay line and a multi-wavelength erbium-doped fiber ring laser source based on a sampled grating filter is proposed. The tunable chirped fiber grating, which act as a continuous time-delay element, is achieved by bending a uniform fiber Bragg grating bonded at a slant onto the lateral surface of a simply supported beam. This technique allows the dynamic control of the chirp rate and spectral width of the grating without center wavelength shift. By adjusting the chirp rate of the fiber grating via bend strain, this kind of tunable chirped fiber grating could achieve very low and adjustable delay times, therefore provides higher angle resolution for scanning microwave beam, even the wavelengths of laser source are fixed and un-tunable. The true-time-delay system using proposed tunable chirped fiber grating delay element and sampled grating based laser source is constructed and demonstrated experimentally.     

改进遗传算法优化MIMO稀布阵列

为了解决多输入多输出(MIMO)天线阵列由于阵元间隔过大造成的阵列方向图出现栅瓣,在雷达回波成像时出现影响目标识别的虚假目标的问题,提出了一种改进的遗传算法对阵列排布进行优化.在传统标准遗传算法上进行改进,用多个矩阵组合表示MIMO阵列,针对在矩形平面随机分布的稀疏阵列的方向图旁瓣问题进行优化设计,并采用基于Logis...     

K频段斐波那契网格稀疏阵列分析与设计

针对低轨宽带卫星通信网、5G通信网应用中对K/Ka频段多波束有源相控阵天线的需求,对斐波那契网格阵列进行改进,提出一种大规模低旁瓣稀疏阵列的高效设计方法。首先从数学上对斐波那契网格阵列的栅瓣抑制特性进行解释,进而对阵列进行数值计算和全尺寸三维电磁仿真,最后结合实际工程应用给出一种K频段高密度集成有源相控阵多波束天线的阵面及射频芯片的布板方案。这种大间距阵列在大扫描角域和大带宽内具有低副瓣、无栅瓣、高增益等优良特性,非常适用于通信应用中的高密度集成有源相控阵天线。