机载预警雷达天线发展趋势及关键技术

综合性预警探测多功能一体化系统是下一代机载预警雷达的一种必然趋势,它要求天线阵面具备多功能、与平台一体化的特征,实现超宽带、多频段性能,并能在硬件资源上支撑数字智能化的系统体系架构。文中首先分析了机载预警雷达天线阵面的发展趋势和国内外研究现状,继而分析了目前机载预警雷达天线系统的关键技术,阐述了相应的技术实施途径和核心问题,提出部分解决方案。     

互耦效应下端射阵机载雷达空时内插STAP方法

针对端射阵天线由于阵元间距较小,容易造成能量耦合引起互耦效应,进而影响天线增益和空域导向矢量等参数以及后续的杂波抑制性能这一问题,首先利用互阻抗法和等距离环地面散射单元积分法,建立了互耦条件下的端射阵机载雷达信号模型;然后分析了互耦效应对杂波特征谱和空域导向矢量等参数的影响;最后提出了一种基于空时内插的空时自适应处理方...     

一种新型微带端射平面树形天线的自动设计

将一种新的优化算法—自然树生长竞争算法,用于天线优化,结合基于有限元方法（FEM）的电磁场数值仿真软件,实现天线的自动设计,并设计出的新型微带端射平面树形天线。在5.77GHz～5.93GHz频段内S11〈-10dB,辐射方向保持良好的端射特性,且在5.8GHz的端射增益为5.4dBi。根据仿真结果,制作一个原型天线并对其进行测试,测试结果与仿真结果吻合良好。     

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...     

数字端射阵列栅瓣抑制研究

通过拉大端射天线阵元间距到1．5λ,可以获得组阵高增益,但是引入了栅瓣问题。提出了一种基于最小二乘估计的虚拟内插阵元算法来实现栅瓣抑制。虚拟端射阵列的阵元间距减小到（或者小于）0．5λ,这样栅瓣得到抑制。最后进行试验验证算法的可行性和正确性。试验结果表明：随着虚拟内插端射天线阵元个数的增加,栅瓣明显被抑制,峰值副瓣电平降低。在相邻两个实阵元间内插3个虚拟阵元,虚拟端射阵列保持了实端射阵列高增益,而实阵列峰值副瓣电平为-8．35dB,下降到虚拟阵列峰值副瓣电平为-18．25dB,栅瓣得到有效抑制。试验结果验证了基于最小二乘估计的虚拟内插阵元算法的可行性和正确性。     

平板端射阵列栅瓣抑制研究

平板端射天线通过优化产生了特殊的组阵规律即天线间距为1.5倍波长的阵列形式,该阵列形式存在栅瓣问题。本文通过提出一种解决栅瓣的途径——正交信号激励的阵列形式,建立了阵列模型,针对阵列模型开展了大量仿真计算,仿真结果证明该阵列形式可以有效抑制栅瓣,实现较低的峰值副瓣电平。     

端射阵机载雷达距离模糊非平稳杂波补偿方法

端射阵天线是指波束指向垂直于阵列法线方向的一类特殊雷达天线,由于其具有低剖面和定向辐射特性,因而特别适合用于机载雷达的补盲.由于端射阵通常呈前视放置,因而与传统前视侧射阵机载雷达一样,不可避免地要面临杂波的距离非平稳问题.本文基于端射阵机载雷达杂波谱特性,提出了一种距离模糊下端射阵近程杂波补偿新方法.该方法以最远可检测距离单元为参考单元并增加了动目标约束保护条件,克服了存在距离模糊时基于杂波谱配准（Registration-Based Compensation,RBC）原理的传统补偿方法存在的目标相消以及计算量大的问题;同时针对可能存在的目标约束失配问题,进一步提出了基于虚拟波束的扩展补偿方法.计算机仿真结果验证了本文方法的有效性.     

带有开口谐振环引向器的新型端射天线设计

设计一种带有开口谐振环(SRRs)引向器的新型端射天线。天线由反射板、地板、辐射单极子和开口谐振环组成。天线的反射板结构使天线在低频处阻抗匹配,有效地提高了天线带宽;用六对开口谐振环结构作为天线的引向器,很好地实现了天线的高增益。仿真和实测结果表明,天线阻抗带宽达到73.7%(2~4.21 GHz),增益为4.3~10.3 dB;在天线的带宽内,天线的辐射方向图稳定,设计的天线满足S波段无线通信领域的需求。     

平板端射天线组阵的研究

传统端射天线是中等增益天线,不能满足雷达等对高增益的要求。为了提高增益和方向性,把平板端射天线单元进行了组阵。经过大量的仿真分析并结合原有试验结果,发现了平板端射天线的组阵不符合常规天线组阵理论。端射天线阵的增益随着天线单元间距的增大而提高,并且间距在1．5倍波长时天线阵的增益最高。这种特殊的天线组阵形式值得进一步研究。     

Propagation of Radar Pulses from a Horizontal Dipole in Variable Dielectric Ground: A Numerical Approach

We numerically investigate the propagation of radar type short pulses from a horizontal dipole in the presence of some simple models of inhomogeneous ground with a flat surface. We use 3-dimensional (3-D) pseudospectral time domain (PSTD) and 2-D finite difference time domain forward modeling to determine the range and azimuth dependence of electric field components and to simulate events in a moveout profile. The models are: (i) a uniform half space with either high or low conductivity; (ii) a vertical dielectric wedge; (iii) a surface thin layer with a monocline wedge overlaid on the dielectric half space. Our homogeneous results agree with the analytical solutions, and more clearly show the significant vertical electric field component, which occurs for all models. The incorporation of an anomalous dielectric quadrant does not affect the air wave and only complicates ground wave propagation near the boundary. Modeling of a monocline dielectric wedge shows predictable subsurface reflections and refractions, some of which are highly dispersive events, depending on the direction of propagation. We present two field examples that appear to demonstrate some of our findings. We conclude that air waves make suitable references for moveout profiles regardless of dielectric complications, and that our results provide some insight into the interpretation of unique events seen in moveout profiles.