大型宽带相控阵天线子阵级延时器误差分析及补偿

子阵级使用延时器是改善宽带相控阵天线波束性能常用的技术途径。在对延时器电性能误差特性分析的基础上,提出采用次级子阵延时器联合TR通道移相器和衰减器分级补偿天线系统内部射频链路的时延、幅度和相位误差的方法。通过采用两级子阵延时架构的一维大型天线阵列模型的仿真验证,表明该方法不仅可实现大带宽大扫描角大型相控阵天线的方向图高精度控制,同时降低了大时延量延时器的研制难度。     

超宽带太赫兹通信中天线结构设计及其波束色散影响分析

为克服超宽带太赫兹通信中的波束色散,当前已设计了多种基于实时延(TTD)的天线结构,但其功耗大、复杂度高。为解决这一问题,该文提出一种低功耗、低复杂度的基于串行等间距延时器的稀疏射频链天线结构。通过联合优化延时器时延和移相器相位,可以改变子载波波束方向,实现多载波波束扩展与波束聚拢,从而为不同分布场景的用户服务。具体而言,在所提天线结构下,提出一种优化延时器时延和移相器相位的方案将多载波波束扩散到不同方向,实现波束扩展,以服务分布在不同方向上的用户。然后,通过调节时延和相位使所有载波波束对准同一方向,实现波束聚拢,以服务分布在同一方向上的用户。仿真结果表明了所设计天线结构和所提优化方案的有效性。     

宽带相控阵天线实时延时器分级应用研究

提出了一种在宽带相控阵天线中分级使用实时延时器的方案.作为阵元级和子阵级延时器应用的折中方案,该方案对波束指向偏移的校正通过高位加低位延时器的组合应用,并选取适当高、低位延时器的数量比例来实现.在获得较好波束校正性能的同时,该方案简化了天线系统的整体复杂度,具有良好的工程可实现性.     

一种有效的天线三维辐射方向图计算方法

提出了一种根据已知的天线E面和H面方向图计算天线的三维辐射方向图的近似算法.以全向和定向天线为例,仿真比较了此算法和两种已有算法计算得到的天线三维辐射方向图与理论结果之间的误差.结果表明,该算法误差较小,可以有效地计算天线的三维辐射方向图.根据生成的三维辐射方向图,计算了天线的方向性系数,所得结果与理论值吻合良好.     

宽带平面直角双频单极天线

对于超宽带系统,需要具备可工作频率为3.1~10.6GHz的宽带天线。本文介绍了四种宽带平面单极天线,分别为圆形平面单极天线、平面直角单极天线、平面双频单极天线和平面直角双频单极天线。其中平面直角单极天线兼具宽频和全向特性,平面双频单极天线和平面直角双频单极天线在两个谐振点都具有宽带特性,平面直角双频单极天线在整个频带内水平面的辐射方向图几乎都可以达到全向。     

基于空时处理的稳健自适应波束形成算法

在自适应天线阵抗干扰的一些应用环境中,往往需要自适应天线方向图在对准干扰的位置形成宽零陷从而增强算法的稳健性。该文从宽带信号模型出发,通过对扰动干扰方向上空时二维导向矢量的分析,修正了权值训练期间得到的宽带干扰协方差矩阵,推导出一种针对宽带信号的基于空时处理结构的宽零陷波束形成算法,该方法有效地实现宽带干扰的零陷加宽,提高了宽带波束形成算法的稳健性。     

大型宽带相控阵天线多级子阵延时应用研究

在采用子阵延时方案的大型宽带相控阵天线系统设计中,子阵划分结构和实时延时器使用方式将直接决定系统的宽带性能、工程实现复杂度以及研制成本。本文基于阵列方向图合成的基础理论模型,推导得出多级子阵延时方案与传统单级子阵延时方案具有相近的阵列辐射性能。通过一维大型线阵多级子阵方案的应用示例,说明多级子阵延时方案可显著降低系统总体复杂度,在此基础上分析并总结阵列宽带性能与子阵规模和时延步进量之间的关系。     

一种基于薄膜工艺的宽带延时线

为了提高相控阵雷达的分辨精度,需要更宽的工作带宽。这对星载、机载相控阵雷达天线阵面的延时器提出了更高的要求。既要求体积小、重量轻,又要求线性好、损耗小。提出了一种工作在X频段,最大延时3 100ps的5位宽带蛇形线延时器。通过对蛇形线线间耦合和端口匹配的优化,改善了延时器的损耗和驻波。测试比较了两种新型延时器——蛇形线延时器和左手延时器的射频性能。仿真结果表明,该延时器能够在提高蛇形传输线线性的同时保持一个很小的器件尺寸。     

基于压缩感知的光控相控阵波束形成方法

针对光控相控阵在实现宽带宽角扫描时,所需要的光真延时器数目过多问题进行研究,提出了基于压缩感知的光控相控阵方向图形成方法。首先通过公式推导详细分析了影响光控相控阵波束偏移的因素,其次给出光真延时器稀疏排布方式,在此基础上基于压缩感知理论恢复出光控相控阵的方向图。所提方法能够在大幅减少光真延时器数目的条件下实现宽带宽角扫描。最后利用仿真实验验证了所提方法的有效性。     

超宽带两臂圆锥等角螺旋天线的性能

本文研究了一种应用于宽带范围内要求半球形覆盖的频率无关型两臂圆锥等角螺旋天线。通过有效区的截断和末端反射电流,改善了该天线的低频性能。由于附加电阻性加载减小了这些电流,因此,当频率减小时,天线性能更缓慢地降低。本文给出了对于加载和去载两种情况,其天线的电流分布、输入阻抗和辐射方向图的理论结果和实验结果。     

数字相控阵雷达步进频合成宽带宽角扫描研究

数字相控阵雷达宽带宽角扫描存在波束指向偏差和孔径渡越问题,导致信噪比降低,脉压主瓣展宽,距离分辨率下降.频率步进信号在各脉冲周期内都是窄带信号,是常用的合成宽带信号,可以在获得距离高分辨率的同时降低对雷达瞬时带度的要求,从而降低了对雷达系统的要求.将步进频合成宽带技术应用到数字相控阵雷达,采用子脉冲移频移相方法可以消除波束指向偏差和孔径渡越影响,实现数字相控阵雷达宽带宽角扫描.并通过仿真计算,给出一些对工程实现有用的结论.     

机载X 波段圆口径平面阵列天线的子阵划分研究

针对机载X 波段圆口径相控阵天线,文中提出了五种典型子阵划分方法,以解决相控阵天线瞬时宽带工作时宽角扫描波束色散的难题,同时,实现指向角偏差、第一副瓣电平、增益、平均副瓣电平、最大副瓣电平等典型参数性能最优化;在仿真分析基础上,总结了子阵划分方法与天线性能之间对应关系。     

有源相控阵天线瞬时宽带性能改善研究

采用无色散特性的模拟或数字移相器会导致天线波束指向随频率发生变化,即相控阵天线的孔径效应。工程上一般在子阵级别上采用色散特性的实时延迟线拓展相控阵天线瞬时带宽,但是子阵级延时量化误差会产生周期性栅瓣,导致天线副瓣性能恶化。文中提出在通道(或多通道收发组件)上设置小位延迟线、与子阵级大位延时线叠加使用,消除或改善子阵级延时误差造成的性能恶化。结合X波段有源二维阵列天线,对单元级、子阵级、子阵+单元两级三种情况进行了仿真。仿真结果表明,子阵+单元两级延时方法在扩展相控阵天线瞬时带宽的同时,能明显改善相控阵天线的副瓣特性,且具有较强的工程可实现性。     

实现频率步进相控阵雷达宽带宽角扫描的一种方法

相控阵雷达天线在进行宽带宽角扫描时,天线波束会“色散”,使得到的距离像展宽,从而降低了系统分辨率。频率步进信号是常用的合成宽带信号,该信号在各脉冲周期内均是窄带的。因此,频率步进相控阵雷达可以通过脉间配相的方法,解决相控阵天线波束随频率“色散”的问题,使其能够在宽角扫描下合成宽带信号,获得高分辨的目标距离像。该方法具有设备变动小易于实现的优点。     

基于CIC 内插时延的宽带数字阵列波束形成

针对宽带数字阵列采用传统窄带波束形成方法导致的方向图指向偏移、主瓣畸变问题,提出了一种基CIC内插的时延补偿方法。该方法不仅通过内插的方式实现宽带数字阵各个阵元时延的精确补偿,而且所需的乘法运算次数不随数字阵列合成波束数的增加而增加。仿真结果表明:该方法应用于宽带数字阵列多波束形成时,处理性能与基于分数时延滤波方法相当,但需要的乘法运算次数明显少于后者,因此具有很好的工程实现价值。     

基于OTTD的宽带相控阵空间色散补偿技术研究

从理论上分析了普通相控阵天线空间色散产生的原因,数值模拟了工作频率、波控角对空间色散的影响,对采用子阵光学真延时补偿相控阵天线空间色散的技术进行了理论分析和数值模拟。结果表明对于普通相控阵天线,当工作频率为8GHz、波控角为40°时,对应的波束偏移为13.5°,远远不能满足宽带、宽角度工作的要求,而采用光学真延时(OTTD)技术的相控阵天线,在工作频率为8GHz、波控角为60°时,波束偏移量不到2°,满足了宽带、宽角度工作的要求。     

频率步进相控阵雷达原理与实现方案的研究

宽带相控阵雷达是当前雷达技术的发展方向之一;瞬时宽带相控阵雷达的带宽受孔径渡越时间的限制,会造成雷达波束指向的变化。由于频率步进信号是一种瞬时窄带、合成宽带的雷达信号,可以通过脉间配相的改变解决孔径渡越时间、波束指向变化等问题。文中提出了频率步进宽带相控阵雷达的基本原理,并给出了几种频率步进相控阵雷达的实现方案。     

宽带相控阵天线延迟线分析

采用频率无关移相器的相控阵天线的波束指向会随频率发生变化,实时延迟线是提高宽带相控阵天线波束指向精度的重要方法。分析了子阵级采用延迟线,单元级使用移相器的宽带相控阵天线副辫特性,发现当工作频率改变时,由于阵列存在周期相位误差导致天线副瓣电平抬高。针对此问题,提出单元级精细延迟线方案,消除周期相位误差对天线副瓣的影响。仿真结果表明,这种方法在扩展相控阵天线带宽的同时,明显改善了天线的副瓣特性。     

光控相控阵雷达中的真延时技术

在介绍光控相控阵雷达相对于传统相控阵雷达的优势所在及其发展历程的基础上,阐述了光控相控阵雷达工作的基本原理和实现光控相控阵雷达的手段——真延时。介绍了现阶段国内外实现真延时的方法,通过归纳将真延时结构分为两类,具体分析了两类结构中各种真延时结构的组成、实现方法、工作原理以及现阶段运用在光控相控阵雷达中能够达到的性能指标。