共享孔径多功能宽带阵列天线研究

提出了一种基于子阵天线方向图频谱能量匹配的多子阵交错共享孔径宽带阵列天线设计方法.利用直线阵列天线单元激励与方向图之间存在傅里叶变换的关系,推导出子阵天线工作频率与单元激励之间的解析关系,在匹配各子阵天线激励值的基础上,采用密度加权阵的原理确定子阵天线单元的位置,实现不同工作频率下的子阵天线稀疏交错优化布阵.理论分析与实验仿真证明,该方法能够有效地抑制不同工作频率下子阵天线方向图的旁瓣峰值,使工作在不同频率下稀疏交错布阵的子阵天线方向图旁瓣峰值近似一致,抑制了栅瓣的产生,有效地拓宽了阵列天线的工作频带,实现了宽带阵列天线优化设计.     

天线阵列获得最大功率增益时最优激励问题分析

首先对天线阵列获得最大功率增益时的最优激励问题进行了理论推导;然后给出了天线阵列的增益与方向函数;最后以对数周期天线为例,利用Mat lab语言编程计算了不同波束指向上最大功率增益所需的激励,得到了最优激励时阵列的各种电参数。所得结果表明:最优激励下的阵列具有更好的电性能,据此建立的最优激励与最大功率增益的数据库,可方便地用于对对数周期天线阵的深入研究中。     

基于HFSS的4×24微带阵列天线的研究与设计

微带阵列天线的馈电方式有微带线馈电和同轴馈电两种方式,本文利用HFSS软件对微带阵列天线进行了研究,分析了两种馈电方式的传输损耗及其对天线方向图的影响,利用模块化的设计方法实现了一种基于同轴线馈电结构的多元矩形微带阵列天线。在HFSS仿真设计环境里对天线进行了物理建模,该微带阵列天线的方向图特性良好,工程上实现比较方便。     

面板位置误差对反射面天线功率方向图的影响机理

根据反射面天线分块面板的结构特点,推导出了面板位置误差与天线口面相位误差之间的转换矩阵．在此基础上,研究了分块面板的平移和倾斜对于天线功率方向图的影响机理．选择由3圈面板拼装而成的反射面天线进行案例分析,数值仿真结果与实测数据比较显示,相对误差小于10％,该误差转换矩阵可应用于实际天线工程中电性能的估算以及表面精度调整等．     

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.     

表面误差对侧馈偏置卡塞格伦天线辐射场的影响

以侧馈偏置卡塞格伦双反射面天线为对象,通过数值计算方法分析了该天线的平均功率方向图,研究了反射面随机表面误差对天线辐射特性的影响．分析过程中首先将反射面上某点的随机误差量定义为该点在标准反射面法线方向上的偏移量,并认为反射面上每一个小区域内的偏移量相同,然后在随机表面误差带来的口径相位误差服从均值为零的正态分布的条件下,推导了天线平均功率方向图的计算公式,并利用该公式模拟计算了相关的数据和曲线．文中结果可为反射面制造精度的确定提供参考．     

互耦和随机幅相误差对直线阵副瓣电平的影响

基于现代天线统计理论,推导出考虑互耦时具有随机馈电幅相误差线阵的功率方向性函数的均值表达式,定义了天线误差敏感系数,并利用得到的功率方向性函数的均值表达式给出对不同单元数、不同幅度加权线阵的仿真结果,进而分析互耦及随机馈电幅相误差对线阵副瓣的影响.数值仿真表明,天线单元间的耦合越强,单元数越少,功率方向性函数均值的副瓣电平随扫描角的变化越剧烈;为实现超低副瓣电平而采用的幅度加权会使天线的误差敏感性急剧增强.     

天线平面近场测量中截断误差仿真分析

为了分析天线平面近场测量中截断角对测量结果的影响,以半波阵子组成的阵列天线为分析模型,分别针对法向波束和扫描波束进行数值计算,研究了截断误差对天线平面近场测量结果的影响．通过对比数值计算结果与理论值,分析了不同条件下远场方向图的平均副瓣、第一副瓣受截断角的影响;并给出了不确定度,即确定天线远场方向图的误差数量级．该研究为实际天线平面近场测量提供了参考．     

大型阵列天线阻抗矩阵和散射矩阵的求解及应用

通过公式推导,给出阵列天线阻抗矩阵和散射矩阵与辐射场之间关系的解析表达式,进而提出一种运用仿真软件HFSS来求解阻抗矩阵和散射矩阵的方法．运用小型阵列的阻抗矩阵来等效大型阵列的阻抗矩阵,将其代入推导所得表达式,实现了大型阵列辐射场的精确计算．基于此辐射场的计算方法,运用遗传算法通过优化各单元的馈电幅度和相位来进行大型阵列方向图的精确综合．以16元微带贴片直线阵列天线为例来对该综合方法的有效性进行评估．实验结果表明,优化后,在精确实现-25°~25°范围内主波束扫描的同时,最大副瓣电平都控制在-18.24dB以下; 与均匀阵相比,其半功率波瓣宽度均未展宽,增益损失小于0.85dB; 计算结果与HFSS仿真结果基本一致．     

一种等间距圆形阵列的超方向性综合方法

将线形天线阵列超方向性天线综合的概念应用到圆形阵列中,经过理论推导,得到一种圆形阵列的超方向性综合方法。利用该方法得到的圆形超方向性天线阵可以在较小的空间内实现比普通线形天线列更好的方向特性。给出了了解情况个天线单元的圆形阵列分析计算例子。计算结果表明,这种超方向性天线阵较一般的线形超方向性天线阵在方向特性、主波束扫描、前后瓣比等方面有明显的优越性,具有实际应用价值。     

反射面天线表面误差对平均功率方向图的影响

在同时存在随机误差和系统误差的情况下,提出了反射面天线平均功率方向图的计算方法．首先,分析面板加工误差以及框架安装误差,得出口径场随机相位误差的平均表达式．然后,考虑馈源的轴向偏焦问题,推导出系统误差存在时锥削照射相关函数的解析形式,进而得出了两种不同性质误差共同作用下的平均功率方向图．最后,以某65m口径天线为对象,研究了随机误差和系统误差对其电性能的影响,并给出了参考建议．     

高功率微波炸弹的威胁分析

为了研究高功率微波炸弹对雷达等电子设备的作用规律和效果,构建了高功率微波炸弹的作战模型,对其作用规律进行了仿真分析,量化分析了一定作用效果时的临界爆炸高度;对处在辐射区特殊位置不同状态下的雷达天线阵面的耦合能量的变化进行了仿真分析。仿真分析得出了高功率微波炸弹的作用规律和临界爆炸高度,分析并总结了特殊位置的雷达天线阵面能量变化规律,为雷达等电子设备的电磁防护提供一定的理论依据。     

有限大面积的频率选择表面与微带天线一体化

从方环缝隙型频率选择表面（FSS）出发,利用有限元法的电磁仿真计算软件（HFSS）,对微带天线与有限大面积的FSS阵列进行了一体化建模和仿真,确定了FSS结构与微带天线间的最佳距离。同时还研究分析了在不同工作频率下,FSS结构的空间位置与天线间的关系,FSS结构单元个数变化等情况下的天线增益方向图的变化。     

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．     

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。     

阵列估计误差和扰动误差引起方向图畸变的校正

针对由于取样协方差矩阵估计误差和导向矢量扰动误差的存在,使波束形成器产生高的旁瓣和畸变的主波束,提出了用代价函数校正导向矢量扰动误差引起的方向图畸变。当两种误差同时存在且为非白色高斯扰动时,可用联合处理法来校正方向图畸变。计算机仿真结果表明,这种校正方法是有效的。     

天线罩对阵列天线方向图的影响

利用复源点波束场的叠加来模拟阵列天线的方向图,并利用复射线理论对带罩阵列天线的一体化辐射特性进行仿真分析,得到了对阵列天线与雷达罩一体化设计有参考价值的结论。