数字馈相条件下相控阵天线波瓣指向精度分析

在分析数字馈相对相控阵天线波瓣指向精度的影响的基础上,通过数值模拟和分析,给出了数字馈相条件下天线波瓣最大指向误差与移相器位数之间的定量关系,并导出了移相器位数的一种选取标准。模拟计算表明,天线波瓣最大指向误差仅与阵元间距与工作波长比值以及移相器位数有关,应对这两个参数进行合理选取以提高天线波瓣的指向精度。     

空间馈电相控阵天线数字移相器相位控制位数的选择

数字移相器是相控阵雷达的关键器件。它的相位控制位数在很大程度上决定了相控阵雷达的造价、性能和设备的复杂性。因此,在制定相控阵雷达方案时,合理地选择二进制数字移相器的相位控制位数是个关键性的问题。二进制数字移相器结构简单,相移量稳定,而且它的激励器容易制造,并便于受二进制的数字式波束控制电子计算机的控制。由于采用了数字移相器,它只能产生某个最小相位360°/2~n的整倍数的相移量(n为数字移相器的相位控制位数,简称位数)。不是任何相移值都能在数字移相器上准确地移出。因此,为了实现波束相位扫描、赋形和相位加权,对于相控阵天线中各个单元移相器所需移出的相位值必须进行“量化”才能在数字移相器上实现,这就会出现相位量化误差。相位误差周期性地重复出现,会     

一种基于虚移相技术的卫通相控阵天线

根据卫通天线对波束宽度和扫描精度要求,提出了在低位数移相器的情况下,利用虚移相技术实现的高精度波束扫描方案。通过阵元输出算法加权,利用低位数移相器在不同算法下的排列组合,使阵列天线主波束满足需求。分析比较了不同加权算法的优劣,调整了移相器阵列的分布方式,使扫描精度达到半主波束宽度的要求。仿真结果验证了采用的方案以及算法的有效性。     

密度加权相控阵天线随机馈相和波束置零实验研究

叙述了在密度加权相控上进行的随机馈相和波束置零实验，得到了随机馈相抑制副瓣电平的结果，指出了副瓣电平抑制量与扫描角位置和移相器位数有关，证实了用相位加权置零实数算法在最大幅瓣处置零可以很好地抑制该副瓣的电平，在波束其它方向置零效果也很好。     

N位L波段相控阵移相器

相控阵波控用的典型移相器是用较少的离散位做成的。对用微波段较低频率的雷达,为降低天线旁瓣和形成自适应波束,需要的位数很多。现已制成具有很高分辨率的L波段(1.3千兆赫)连续可变移相器。本文报导两种移相器:一是360°移相器,全部采用砷化镓元件的混合电路;另一种是用硅-兰宝石做成的完全单块式90°移相器。     

有限量化精度移相器对毫米波平面相阵波束控制性能的影响

在毫米波频段由于路径损耗较大,通常采用波束成形来提高链路增益以建立稳定的连接。通常在低频段采用的数字波束成形,由于每根天线配置一条射频链路,功耗和成本较高。采用相阵架构实现射频波束成形是一种折衷的选择。本文研究了毫米波信道下移相器有限的量化精度在平面相阵单流波束控制（beam steering）中带来的性能损失。首先推导了阵列增益损失与移相器误差方差之间的理论关系,然后通过蒙特卡洛仿真验证该理论结果。从仿真结果可以看出平面相阵的增益损失可以通过增加移相器精度来减小。在通常应用中,4-bit移相器在实现平面相阵波束控制时提供了足够的增益。      

一种铁氧体移相器控制系统的设计

首先,阐述了一种铁氧体移相器控制系统,包含波控与移相器驱动电路两部分;然后,由项目设计角度出发,详细介绍了基于FPGA的波控电路设计方法,以及移相器位数与单位脉宽的关系;最后,阐明了移相器工作原理和移相器驱动电路的构成.     

机载一维相扫雷达空域稳定算法研究

传统上机载雷达是采用硬件稳定平台保持天线扫描空域稳定的,如今采用数据处理方法保持扫描空域电子稳定的研究正在引领发展趋势。文中针对机载平台运动引起天线波束指向角的改变以及由此带来的探测精度下降甚至目标丢失的问题,系统地探讨了一维相扫机载雷达保持扫描空域稳定的波束控制方法,建立了机载运动平台下指向角变换的数学模型,推导出由于平台运动引起的波束指向角变换公式,设计了一维相扫移相码的计算方法,通过仿真验证了计算精度、计算时间、波束指向精度和移相器位数选取等关键技术指标。结果表明空域稳定算法有效可靠,为机载相控阵雷达波束控制设计提供了通用化的设计思路,具有较大的工程意义和实用价值。     

移相器位数对相控阵天线指向精度的影响

本文分析了不同位数的数字移相器对天线扫描及天线校准过程的影响,通过仿真分别比较了四位和五位移相器下的天线扫描精度和天线校准误差。结果表明：移相器位数的提升可显著提高天线扫描精度,减小天线校准误差。但由于移相器位数的增加对工艺和成本要求较高,因此在实际应用中应合理权衡。     

分布式MEMS移相器桥高度与相移量的机电集成模型及应用

移相器是控制相控阵天线空间波束捷变的方向盘,其性能的优良决定着相控阵天线性能的高低。微机电系统(MEMS)移相器优势明显,但由于相控阵天线工作环境复杂,环境载荷会导致MEMS移相器结构变形,进而直接降低整个相控阵天线的性能。为此,该文研究MEMS移相器关键结构参数和电性能之间的耦合关系,将复杂环境要素对物理结构的影响传递到结构参数和电参数上,推导出分布式MEMS移相器的机电集成模型,并利用集成模型对变形MEMS移相器进行电性能快速评估和结构公差计算。仿真结果说明了集成模型的有效性和工程应用价值。     

强馈相控阵天线的配相方法和副瓣降低

相控阵天线是天线领域的重要课题，其波束快速灵活的优点命名其得到了广泛的应用。相控阵天线能极其迅速地改变波束的指向，关键在于相控阵天线每个单元的电调移相器。而如何控制移相器的配相方法使得天线获得最佳的性能就成为实际应用中必须研究的课题。     

基于频率分集阵列的波束形成研究

传统的相控阵列通过在每个阵元的输出接入移相器进行波束方向变换,通过调整移相器的相位范围,实现空域的波束扫描。频率分集阵列通过在每一阵元输出引入频率偏差,从而得到与传统相控阵不同的波束特性。文中对频率分集阵列的波束特性进行了详细的分析,提出了频偏相关波束概念,论证了频率分集阵列波束在空/ 时/ 频域扫描的等效性。仿真结果进一步验证了频率分集阵列的波束特性。     

新型频率固定相控波束扫描微带漏波天线的研究

提出了一种新型带移相器多端口馈电微带漏波天线,实现了频率固定下的相控微带漏波天线双向主波束扫描.通过控制微带漏波天线中部馈电端口移相器,成功实现了工作频率固定下微带漏波天线主波束扫描,并使用电子开关实现微带漏波天线主波束双向扫描.当工作频率为7GHz时,在微带漏波天线法线右侧,主波束扫描范围约为41°～63°;在微带漏波天线法线左侧,主波束扫描范围约为117°～138°.     

一种新型的毫米波有源相控阵天线的研制

采用矢量调制器作为新型有源相控阵的核心器件,替代传统的波束成形单元中数字移相器和数字衰减器。分析了矢量调制器幅度相位的调制原理,从数学上推导出幅度调制系数和相位调制之间的关系。与数字移相器相比,它不但能够同时进行幅度和相位调制,还具有更加精确的调制精度。设计研制了8×8小型相控阵天线系统,介绍了相控阵系统的构成。通过闭环校准技术对相控阵的通道误差进行了测试和补偿,有效地降低了方向图的副瓣。最后测试结果显示在矢量调制器的控制下,研制的有源相控阵在E面和H面两个方向上具有±40°的波束扫描能力,副瓣抑制优于-10dB。     

一种新型低成本毫米波电子扫描相控阵天线

在一首创的天线概念中,频率扫描和电子波束波开关综合使用取代了宽视角范围内二维扫描所需要的大量毫米波移相器。频率扫描线必阵列幅射元之间相位差随频率而发生的变化,由不同长度的传播线馈送电子波束开关则利用与转换矩阵相关的微波透镜,然后综合选择工作频率和方位波束孔就可实现辐射波束扫描了。在此把这一概念应用于Ｋａ波段天线。     

基于液晶的太赫兹反射式波束扫描天线

提出了一种基于液晶的太赫兹电控反射式移相器及其构成的波束扫描阵列天线。通过采用液晶调控的开槽结构移相器,解决了液晶调控过程中谐振层覆盖面不足造成的液晶取向不均、边缘效应和饱和电压增大等问题。设计了工作在380 GHz三开槽的移相器,对谐振频点的表面电流分布和谐振频点进行了仿真分析。数值计算结果表明当液晶相对介电常数在2.47~3.26范围内变化,377~392 GHz频率范围内移相器能够实现360°的相移。采用三开槽结构反射相移单元,设计了工作于380 GHz的电控波束扫描阵列天线,实现了30°范围内的一维波束扫描,主瓣增益大于20 dBi。     

太赫兹大规模MIMO系统DSP-OMP混合预编码设计

太赫兹具有频谱资源丰富、传输速率高等优势，但其波束分裂效应会造成可达速率及阵列增益损失严重。针对太赫兹大规模多输入多输出系统波束分裂问题，提出一种基于时延相移正交匹配追踪混合预编码方案。通过在射频链和传统移相器网络之间引入一个时延网络缓解波束分裂，结合正交匹配追踪算法降低角度估计带来的计算复杂度。仿真结果表明，所提方案能够有效补偿阵列增益损失，相比传统算法呈现较好的可达速率性能。     

一种新型频率固定相控波束扫描的微带漏波天线

提出了一种崭新的带移相器双端口馈电微带漏波天线。通过控制微带漏波天线末端馈电端口移相器 ,其输入电流激励相位发生变化 ,成功地实现了工作频率固定下的微带漏波天线主波束扫描。当工作频率为 7GHz时 ,微带漏波天线主波束扫描范围可以达到约 2 1°。     

机载相控阵火控雷达

讨论了国际上机载火控雷达在采用相控阵体制方面突出的技术问题,提出了相控阵雷达中关键部件一移相器方案的新思路,阐述了这种方法既能减少移相器的位数,又能满足雷达系统需采用高位数移相器的要求以及给雷达系统研制带来了一系列好处。     

有源相控阵的幅相误差校正和波束形成一体化方法

有源相控阵的衰减器和移相器会随着波束形成要求的不同幅度和角度值进行调幅和调相,在实际应用中衰减器和移相器的调节会造成原始通道幅相误差发生变化,从而导致波束形成性能的恶化。文中提出一种可将幅相误差校正和波束形成同时完成的一体化方法,在校正原始通道幅相误差的同时,解决了通道幅相误差随形成波束变化而导致的波束形成性能恶化的问题,具有实现简单、运算量小等优点。理论分析和仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。