虚位技术对相控阵导引头探测性能的影响

为了研究相控阵导引头采用虚位技术后对导弹探测制导性能的影响,根据天线单元置相原理,分析了虚位条件下各天线单元的移相规律及波束指向误差产生的原因,建立了天线波束空间传播模型,根据向量空间关系推导了天线方向图数学模型,建立了子阵扫描条件下的子阵方向图表达式及综合因子方向图表达式,分析并说明了存在初始天线波束角情况下子阵扫描对量化副瓣的影响。仿真结果表明,虚位技术会带来波束指向误差,由于子阵扫描,子阵的零点位置与综合因子栅瓣位置基本重合,不会带来过大的量化副瓣电平。     

阵面分布不均匀的相控阵天线维修优化模型

为解决大型相控阵天线维修成本高及维修时机难以确定、维修优化建模难度大、优化模型仿真计算困难等问题,提出一种基于区域量化的天线阵面维修优化模型。通过分析天线单元失效对天线性能的影响,建立了天线阵面的区域量化模型,将天线阵面的维修问题转化成多个子区域的维修优化问题。在此基础上,以使用可用度为约束条件、以单位时间维修费用最小为优化目标,建立了阵面分布不均匀的大型相控阵天线视情维修优化模型。算例仿真与分析表明,提出的模型真实有效、可行性强,能够很好地解决阵面分布不均匀的相控阵天线维修优化问题。     

误差对机载预警(AEW)雷达MTD性能的限制

由众多单元组成的固态有源相控阵AEW雷达系统,由于其不可避免的多种误差的存在,严重地影响了非自适应处理的雷达MTD性能。本文对此进行了详细分析,并导出了在系统存在阵元幅相随机误差、通道幅相随机误差时,计算雷达MTD统计性能的理论表达式,利用该式可以避开使用费时的蒙特卡罗技术而直接计算雷达的平均检测性能。通过分析与计算还表明:在强杂波环境中,AEW雷达常规MTD性能直接受到了误差的限制。     

结构变形对相控阵天线电性能的影响分析

分析阵面变形误差对有源相控阵天线(active phased array antenna, APAA)电性能的影响,对研究和发展高性能APAA非常重要。将阵面随机误差和阵面变形作为附加的相位因子引入到天线方向图函数中,建立了平面矩形APAA的阵面变形误差与电性能之间的结构〖CD*2〗电磁耦合模型,并仿真分析了阵面存在变形误差时的天线远场方向图。通过所提方法与结论,工程设计人员可对加工公差提出更合理的要求。     

结构误差对阵列天线极化特性的影响分析

研究了阵列天线阵面变形导致的单元极化差异对天线辐射性能的影响。基于变形后单元的位置,通过3次坐标转换,建立了阵列天线全局球坐标系旋转变换到任意指向单元局部球坐标系的一般步骤,以得到单元在全局坐标系下的极化方向图,并在远场叠加的过程中考虑了单元位置误差的影响。通过对9×5元面阵的数值仿真,得到了可供工程参考的结论。     

机体散射对共形天线阵方向性的影响

机体散射对机载短偶极子天线方向性影响的研究已见论述,然而,有关实际的机载共形天线以及共形天线阵的分析还没见报导。我们对机载共形微带天线进行了分析,进而分析了机载共形微带线阵和面阵,考察了机身形状及机体散射对其方向性的影响,得出结论如下: 1.阵中天线采用单元相位补偿可以使机身曲率的变化对天线阵方向性影响不大; 2.机体散射在某些扫描角下对天线阵方向图副瓣影响较大; 3.在水平面方向图中,机体散射对面天线的影响比线天线要小。 在研究中我们发现,参考文[1]中提出的飞机模型具有局限性。本文给出了另外一种模型,适合天线位于飞机侧面时的机体散射分析,这样就可以根据天线在机身上的位置来决定采用两种飞机模型中的哪一形式。分析证明这一模型对机载共形相控阵天线的设计具有重要应用价值。     

基于姿态修正的目标RCS动态测量方法

相比于暗室和固定雷达平台的目标雷达散射截面(radar cross section,RCS)精确测量方法,提出了基于姿态修正的目标RCS动态测量方法。该方法适用于机载、艇载、球载等移动雷达平台,以有源标准目标作为参考目标,创建了雷达天线方向性因子修正方法、有源标准目标天线方向性因子修正方法、极化不一致性估算方法以及空间几何关系计算方法,实现对目标RCS的动态测量。利用S波段机载雷达对方法的有效性进行验证,结果表明:该方法具有较高的测量精度和试验可操作性,可为外场目标RCS的动态测量提供重要的技术支持。     

一种环形结构的耦合振荡器阵列及其在有源天线阵中的应用

基于耦合振荡器阵列的有源相控阵天线由于不采用移相器,利于集成,因而是相控阵天线实现低成本和小型化的有效途径之一.提出了一种环形结构的二维耦合振荡器阵列,这种阵列的阵元按照环形排列,阵元之间的耦合通过径向的耦合网络实现.推导了环形结构耦合振荡器阵列的平面相位分布控制方法,只需要控制边界阵元即可实现阵列的平面相位分布控制.同时,对基于环形结构耦合振荡器阵列的有源天线阵的相位控制误差和波束扫描范围进行了分析,理论和仿真结果表明,阵列的相位控制误差具有积累特性.当阵元径向间距为半波长时,可以实现偏离阵面法线30度范围内的波束扫描.     

零点约束的有向阵元圆阵方向图最优综合

圆形阵列由于可实现全空间无模糊的波束扫描而得到广泛应用。给出了基于最小均方误差准则下有向阵元均匀圆阵的最佳方向图综合方法。在无约束和带零点约束两种情况下,分别给出了相应最优权值的求解公式。由于圆形阵列具有较高的近轴旁瓣电平,通过对主波束附近的旁瓣增加零点约束条件来达到降低近轴旁瓣电平的目的。研究表明,不同零点约束会对旁瓣电平有明显的影响,合适的零点位置能明显改善方向图的近轴性能。该方法简单易行,适合在圆形相控阵天线中使用。仿真给出了对近轴旁瓣电平改善最明显的零点位置。     

室内UHF波段高精度RCS测试方法及定标技术研究

针对UHF波段的RCS测试在室内精度较差的问题,给出了一种采用步进频率体制实现室内UHF波段高精度RCS测试的具体方法。基于高分辨能力的步进频率信号,依托高性能吸波材料和低散射泡沫支架优化测试背景环境,采用宽带对数周期天线作为收发天线进行准单站模式测量,运用多种数字信号处理技术校准测试误差,利用金属球在非光学区的频率特性进行定标,实现了室内UHF波段高精度RCS测试。通过实验验证,该方法可获取整个UHF波段的有效数据,对于直径为15cm的金属球,全角域测试误差小于±1dB。     

Analysis of electrical performances of planar active phased array antennas with distorted array plane

The influence of the distorted plane of the active phased array antenna on the electromagnetic performance is of great significance to the research on and development of the high-performance antennas. On the bent and bowl-shape distortion, the model is established of the relationship between the electromagnetic performance and the position error of the radiated elements. The method is presented of analyzing the far-field pattern of the distorted rectangular active phased array antenna. The analysis results of a planar phased array antenna with different distortions grades prove the validity of the model. Therefore, by the method, the antenna designers may set the reasonable requirement on the structural tolerance in manufacturing antenna.     

Approach for wideband direction-of-arrival estimation in the presence of array model errors

The presence of array imperfection and mutual coupling in sensor arrays poses several challenges for development of effective algorithms for the direction-of-arrival (DOA) estimation problem in array processing. A correlation domain wideband DOA estimation algorithm without array calibration is proposed, to deal with these array model errors, using the arbitrary antenna array of omnidirectional elements. By using the matrix operators that have the memory and oblivion characteristics, this algorithm can separate the incident signals effectively. Compared with other typical wideband DOA estimation algorithms based on the subspace theory, this algorithm can get robust DOA estimation with regard to position error, gain-phase error, and mutual coupling, by utilizing a relaxation technique based on signal separation. The signal separation category and the robustness of this algorithm to the array model errors are analyzed and proved. The validity and robustness of this algorithm, in the presence of array model errors, are confirmed by theoretical analysis and simulation results.     

弹载相控阵天线“最小二乘法——伪Hadamard矩阵”联合校准

为了更加精确地校准弹道导弹导引头的相控阵天线,弥补目前旋转矢量法校准弹载相控阵天线的缺陷,提出了“最小二乘法——伪Hadamard矩阵”联合校准方法。该方法利用最小二乘法拟合算法解决移相器只能提供离散相位变化,不能准确获得使天线合成功率最大时的移相器相位变化值的问题。通过构造伪Hadamard矩阵对天线分组,每一组移相器同时旋转多个阵元相位,使被测信号变化明显。远场校准实验表明,该方法能够对弹载相控阵天线起到非常好的校准效果。     

空域滤波增益可调节的定向性均匀圆形阵列波达角估计

针对定向性均匀圆形阵列因单元天线的位置、主瓣指向及方向函数等因素造成信号来波落入天线旁瓣或零陷内, 从而导致部分单元天线接收的信号信噪比低、信息失效的问题, 首先研究了定向性均匀圆形阵列天线的方向性增益及功率波束角, 随后进一步分析了连续激励在定向性均匀圆阵远场的幅频响应, 最后提出了一种与波数无关的基于半功率波束宽度、增益可调节的空域滤波波达角估计模型。仿真实验结果表明, 与其他模型相比该模型在低信噪比下具有估计精度高、参与天线少的优点。与传统的定向性波达角估计模型相比, 当信噪比为-20 dB时, 该模型的临近空间角度分辨力明显优于前者, 并且随着可调节滤波增益至10 dB, 其临近角度的峰值隔离度可达65 dB。     

渐变开槽天线阵列输入阻抗的矩量法分析

对UHF波段无限大渐变开槽阵列天线的输入阻抗进行了分析 ,应用Floquet原理建立分析模型 ,对天线阵列进行简化 ,提取其中的一个单元进行分析 ,并且根据单元的具体推导得到了合适的格林函数。同时结合矩量法进行数值仿真 ,着重研究了开槽天线阵列作为相控阵应用时 ,在频率和空间域上的扫描特性 ,得到了数值计算结果 ,给出了输入阻抗的曲线。结果证明 ,渐变开槽天线本身具有宽带工作特性 ,同时组成相控阵列时 ,也可得到比较理想的宽带工作特性和比较大的空间扫描范围     

低复杂度的ADS-B抗干扰阵列天线无源校正算法

阵列的幅相误差、位置误差和互耦使真实阵列流形与理想阵列流形有较大偏差,校正这3种误差可以明显提高阵列的性能。针对广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast,ADS-B)系统,提出了一种同时校正上述3种误差的无源校正算法。通过阵列天线的位置和飞机位置获取校正源的来向信息,并利用该来向信息最终进行误差校正。与其他方法相比,所提方法大大减少了校正阵列的复杂度。仿真结果表明了该算法的有效性。     

用线性系统理论分析相控阵天线

相控阵天线是一离散阵,它的波束控制采用了数字移相器。因所用的字长有限,必然对天线的性能有影响。本文用线性系统中的采样定理导出了阵元间距的约束条件,用付氏变换理论,计算出在有限字长时,对天线性能的影响,并在空间馈电的情形下,导出了方向图锐化等效于时域中脉冲压缩。     

一种有源天线阵通道幅相误差监测与校正技术

本文基于辅助源近场测试原理，利用相位调制法提出了有源相控阵雷达系统幅相误差校正方案，进而研究了对阵列单元监测步骤。本方案硬件所需量较少，且适合于实时处理。分析与模拟结果表明，本文提出的方案是有效的。     

优化DPC-MAB SAR性能的自适应阵列配置技术

偏置相位中心方位多波束（displaced phase centers multiple azimuth beam, DPC-MAB）模式有效地提高了星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统的高分辨大测绘带(high resolution wide swath, HRWS)观测能力,但是脉冲重复频率（pulse repetition frequency, PRF）偏离均匀采样要求的最优值时,信号重构的性能会有恶化。依赖于有源相控阵天线灵活的波束形成能力,通过自适应地调整相位中心间距可以实现任意脉冲重复频率下的均匀采样,从而使得系统在信号重构、方位模糊抑制比以及信噪比等方面的性能得以优化。依赖于这样的阵列配置,还能够在无附加独立发射孔径的条件下实现多发多收（multiple-input multiple-output, MIMO）系统,进一步扩展系统功能。