大型阵列天线子阵划分及栅瓣抑制方法

利用遗传算法(genetic algorithm, GA)将大型阵列划分为非均匀邻接子阵,以主旁瓣比作为适应度函数,并对遗传操作增加约束条件,得到具有栅瓣抑制能力的子阵结构。提出了基于子阵级的波束扫描方法,在每个扫描分区内无需改变阵元权值,仅通过子阵级数字波束形成即可完成阵列的波束扫描,并分析了不同扫描角对阵列方向图的影响。为了抑制大扫描角带来的高旁瓣,运用自适应原理使子阵级方向图在高旁瓣位置形成凹陷。分析与仿真结果表明,该方法能够进一步提高阵列方向图的主旁瓣比,增加扫描分区的范围。      

基于遗传算法的非对称多波束反射阵天线设计

针对传统方法设计的多波束反射阵天线增益低、波束偏移大、要求波束对称等问题,通过引入全局优化算法中的遗传算法对反射阵相位分布进行优化,以完成非对称多波束反射阵天线设计。为验证其有效性,设计并制作了一副Ku频段,波束指向分别为θ1=25°,1=0°和θ2=15°,2=180°的非对称双波束反射阵天线。测试和仿真结果较吻合,天线在中心频点的增益为26.03dBi,效率达到28.04%,1dB增益带宽和3dB轴比带宽均能覆盖11.3~12.3GHz(8.3%),实测波束指向为θ1=24.3°,1=0°和θ2=15°,2=180°,波束偏移0.7°。结果表明遗传算法能有效完成非对称多波束反射阵天线设计。     

一种对任意线阵天线的主波束赋形方法

基于自适应天线阵理论,给出了一种用于任意线阵天线的主波束赋形算法.该方法通过迭代获得一组最优权值,用来减小加权赋形方向图和期望方向图在主波束上的差别,同时将旁瓣电平降低到期望值.一些算例充分说明了这种算法的有效性.该算法可以有效的控制主波束方向、宽度、形状和旁瓣电平.     

耦合本振阵列的旁瓣抑制技术研究

论文以耦合振荡器阵列作为本振阵列,提出天线阵列接收波束具有旁瓣抑制的扩展结构,推导了其接收波束形成的方向图函数,分析了该接收波束旁瓣抑制技术的可行性,并通过计算机仿真验证了旁瓣抑制技术的理论分析结果,为耦合振荡器阵列在接收技术上的应用提供了理论基础。     

赋形双偏置天线口面场分布函数研究

针对目前关于双偏置反射面天线的无遮挡形式口面场分布函数的研究较少的情况,研究了赋形双偏置天线的几何参数变化对口面场分布的影响,进而深入分析了口面场分布对辐射方向图的影响。针对平方公里阵天线(Square Kilometer Array,SKA)高效率低旁瓣的要求,提出了一种改进型余弦口面场分布函数。计算结果表明,天线第一旁瓣电平低于-20 dB,天线效率高于85%。     

一种有效的子阵级波束扫描旁瓣抑制方法

在子阵级数字波束扫描中,方向图的旁瓣抑制是一个重要问题.分析了子阵级波束扫描的方向图特性.基于正态分布的期望子阵方向图来构造加权网络,得到了旁瓣很低的新子阵方向图,较好地抑制了子阵级波束扫描的方向图旁瓣;与基于理想空域滤波器的期望子阵方向图方法相比,显著改善了旁瓣抑制效果.仿真结果证明了所提出方法的有效性.     

共享孔径同心圆阵稀疏交错优化布阵方法

同心圆阵列天线具有波束对称、360°方位角扫描、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于星载、机载、舰载雷达及飞机声呐等领域。在天线孔径有限的情况下，如何进一步提高同心圆阵的孔径利用率，通过孔径的空分复用，设计出子阵稀疏交错分布的多功能同心圆阵列天线，具有较大的研究价值。利用均匀同心圆阵列天线激励与方向图函数存在二维傅里叶-贝塞尔变换关系，基于二维三次插值和密度加权，提出了一种同心圆阵稀疏交错优化布阵的方法。该方法通过对均匀同心圆阵列天线方向图采样值的频谱能量进行分析，采用三次插值的方法，实现了同心圆天线阵列方向图函数到同心圆阵元激励能量的映射转换；基于密度加权的原理，对排序后归一化阵元激励的奇偶交错选取，使得稀疏交错子阵方向图频谱能量均分匹配，实现了同心圆阵的稀疏交错优化布阵设计。仿真结果表明，该方法得到的交错子阵天线具有峰值旁瓣电平低、主瓣宽度窄且方向图性能近似程度高的优点，有效解决了同心圆阵列天线稀疏交错优化布阵的设计难题，实现了两子阵交错的共享孔径多功能同心圆阵列天线设计。     

不采用自适应算法的智能天线系统

本文提出了一种基于等旁瓣针状波束方向图的智能天线。为了与采用自适应算法的智能天线进行对比,本文分别模拟了这两种不同天线用于ＣＤＭＡ系统时的扩容能力。模拟结果表明,在ＣＤＭＡ系统中无需采用自适应算法,只需用等旁瓣针状波束智能天线,就可以达到与自适应智能天线相似的扩容性能。等旁瓣针状波束智能天线的优点是：无需迭代、响应速度快,鲁棒性好。     

基于遗传算法的栅格天线阵旁瓣电平优化方法

在推导出栅格天线阵列方向图的基础上,提出一种基于遗传算法的栅格天线阵旁瓣电平优化的方法。此方法首先简化栅格天线阵物理模型,给出等效模型下的阵列方向图,然后以栅格天线阵的短边电流幅度为优化参量,以阵列天线方位面的副瓣电平为适应度函数,利用遗传算法的最优化搜索得到满足副瓣要求的电流幅度,再通过电流幅度计算辐射单元阻抗,最终设计出满足要求的低旁瓣栅格天线阵。为了验证该方法的有效性,对一种频扫微带栅格天线进行了优化,在电磁仿真软件中对优化后的天线进行了仿真,根据设计结果加工制作了原型天线并进行了测试,测试结果显示优化后天线阵的副瓣电平降低了5dB,优化效果明显。     

基于Hausdorff距离的相控阵雷达波束指向侦察方法研究

针对相控阵雷达航迹欺骗干扰存在的难以确定主波束指向的问题,提出利用相控阵雷达波束扫描时旁瓣的变形对主波束指向进行侦察的方法.首先定性分析了旁瓣变形与主波束指向的关系,证明了这种方法的可行性,之后利用曲线相似原理,对旁瓣的变形进行测绘与识别.针对侦察中存在的方向图难以确定的问题,提出利用先期侦察信息通过计算确定粗略的天线方向图,之后利用微似比在计算方向图的基础上确定主波束指向的角度范围,最后利用Hausdorff距离在这一角度范围内再精确确定主波束的指向,仿真结果表明了这种方法的有效性.     

波束扫描反射阵列天线偏焦特性

针对波束扫描反射阵列天线在大角度扫描时增益下降及方向图恶化等问题,提出通过馈源偏焦来改善反射阵列天线的扫描性能。采用方形贴片结构设计了一款工作在X频段的反射阵列天线。研究馈源在15°,30°,45°扫描角的纵向偏焦以及10°,20°和30°扫描角的横向偏焦对波束扫描反射阵列天线性能的影响。测试结果显示,在扫描角度较小时,横向偏焦引起波束指向的改变,波束宽度变化不大。减小馈源纵向偏焦尺寸,旁瓣电平减小,中心频率处的增益提高,尤其是在较大的扫描角度时效果更加明显,有利于提高波束扫描反射阵列天线的大角度扫描能力。     

双频宽带大型微带反射阵天线设计

微带反射阵天线在性能上最主要的缺陷就是窄带,一般情况下其带宽小于5%,对电大口径短焦距馈电时更窄。本文设计并制作出一种由L波段和C波段两个反射面天线组成的6m×2m薄膜双频微带反射阵天线,两个频段的天线共用一层膜面。对该天线的电性能进行了测试,测试结果表明:该天线两个频段的相对带宽均大于10%(副瓣电平≤-18dB)。该天线具有折叠、可展开的结构特征,可以在卫星或航天器上广泛应用。     

A shaped-beam microstrip patch reflectarray

This paper describes a microstrip reflectarray antenna designed to produce a shaped-beam coverage pattern using phase synthesis. The concept is demonstrated with a Ku-band linearly polarized reflectarray designed to provide coverage of the European continent and measured results are compared to those obtained for a previously designed shaped-reflector antenna designed for the same coverage specifications. Results validate the shaped-beam reflectarray concept, although there are disadvantages to the reflectarray such as narrow bandwidth and reduced aperture efficiency that may offset the mechanical and cost advantages of the flat surface of the reflectarray     

一种渐变槽线作馈源的新型微带反射阵

提出了利用渐变槽线天线物理截面小的特点与变极化技术相结合的方法来改善微带反射阵馈源的遮挡效应,并设计了用于变极化微带反射阵馈源的渐变槽线天线及含37单元的微带反射阵。鉴于这些特点,该类天线在雷达、移动通信等领域具有潜在工程应用。文中给出了部分的理论分析和实例佐证。     

Design and fabrication of a wideband reflectarray antenna in Ku and K bands

The purpose of this paper is design of a wide band single layer reflectarray antenna using a new broadband cell. The proposed cell consists of two parts. The first part is a circular patch and the second one is a ring with some additional stubs, which are attached to the patch and ring in a symmetrical form. The circular patch and ring elements are designed at frequencies of 20 GHz and 15 GHz respectively. In order to increase the reflectarray antenna bandwidth, at first the dimensions of the patch, ring and stubs are optimized to attain uniform phase response in the frequency range from 11 GHz to 20 GHz. Then an air layer is considered under the dielectric substrate. The reflectarray antenna is designed based on this optimized wideband unit cell. A wideband horn antenna is also designed as a feed antenna for the proposed reflectarray structure. The reflectarray antenna with horn are simulated. The 1 dB gain-bandwidth of 4.66 GHz is obtained (27.4% fractional bandwidth) in the frequency band of 14.72 GHz to19.38 GHz. Finally, the reflectarray antenna is fabricated and tested. It can be seen that there is a good agreement between simulation and measurement results.     

平面反射阵列天线相移特性分析

本文中采用十字交叉振子为单元分析其移相特性.利用Floquet模展开分析了任意平面波照射下的交叉振子阵列的场分布,计算出其反射系数的相位变化情况.通过数值仿真,分别给出了在不同介质、介质厚度以及入射角度下,详细对比了相位对于振子长度的变化曲线,有助于反射阵列大线的精确设计.     

Mechanically controlled reflectarray antenna for beam switching and beam shaping in millimetre-wave applications

A novel method is proposed to shape or switch the radiating beam of a reflectarray antenna by slight displacement of its layers with respect to each other. A reflectarray, which is a quasi-periodic structure composed of microstrip patches loaded by slot elements, is used in this scheme. The required phase shift at each position on the reflectarray surface is obtained by varying the slot length on the ground plane. Several groups of slots are etched on the slot layer and each group corresponds to one and the same beam. Mechanical alignment of the slots that belong to a certain group with the patch leads to activation of the corresponding beam. This method was used to design a reflectarray antenna with three beams at /spl plusmn/30/spl deg/ and 0/spl deg/. Measurement results demonstrated the validity of the design procedure.     

微带反射阵天线的分析与设计

介绍了微带反射阵天线的基本原理,分析了天线设计中阵元单元尺寸和间隔的计算、相位延迟线的选择、基片厚度的选取、误差分析、仿真验证等,根据分析结果提出了低副瓣微带反射阵天线的设计方法。实例测试结果表明,反射阵天线的总体性能接近抛物面天线的性能,易于折叠、携带方便。     

Novel photonically-controlled reflectarray antenna

A novel method for generating a reconfigurable reflectarray based on the creation of photoinduced plasma inside the semiconductor substrate of a reflectarray is presented in this paper. A reflectarray antenna prototype is fabricated and measured to demonstrate the validity of the design methodology. Measurements were carried out to characterize the bandwidth and the gain of the antenna in both the OFF and ON states of an optical flash lamp that was used to induce photoconductivity inside the silicon substrate.