基于极化状态配置的宽带相控阵极化控制方法

传统的固定极化状态存在交叉极化隔离度低且有效的扫描角度范围窄等问题,制约了相控阵雷达中极化信息的充分利用.为提高交叉极化隔离度,并解决宽带相控阵中波束方向图畸变问题,提出一种基于极化状态配置方法的宽带相控阵极化方向图综合方案.通过优化不同波束指向的极化状态,并利用有限长单位冲激响应(finite impulse res...     

K波段双圆极化波导阵列天线设计

传统的双极化波导缝隙天线阵每种极化方式交叉极化较差,极化端口隔离度不高,尤其实现共口径辐射难度较大。介绍了一种K波段双圆极化波导阵列天线设计方法, 重点讨论了高效率共口径双极化辐射单元、宽带圆极化器、低损耗波导馈电网络。利用仿真软件进行了优化仿真分析,在此基础上研制了样件,对其电性能进行了测量。测试结果表明,此双圆极化波导阵列天线具有效率高、轴比带宽宽、隔离度高等特点。     

共口径双圆极化微带天线

针对圆极化天线轴比带宽较窄的问题，设计了一种由两个威尔金森功分器和两个环形电桥馈电的四馈双圆极化微带贴片天线。由于馈电网络不同端口在馈电时其输出信号相移方向相反, 因此可以辐射左、右旋圆极化波。双圆极化馈电网络具有结构简单、性能可靠特点。辐射贴片采用顶点相对的4个三角形贴片加载T形枝节, 并采用背馈的形式实现了天线紧凑的结构。在2.4~2.48 GHz频段内天线实测中心频点S₁₁小于-15 dB, 端口1的左旋圆极化轴比小于2 dB, 端口2的右旋圆极化轴比小于1.5 dB, 与同类型相近尺寸的天线相比具有较宽的轴比带宽。对其远场辐射方向图进行了仿真和测试, 结果表明这种四馈电结构改善了辐射方向图的对称性和轴比。     

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.     

基于单元位置误差的有源相控阵天线辐射和散射性能综合分析

针对有源相控阵天线雷达散射截面积(radar cross section, RCS)计算复杂,及天线单元位置误差对其RCS的影响难以估计的问题,基于天线单元的相位误差分析,建立了有源相控阵天线的结构与散射阵因子耦合模型,极大简化了有源相控阵天线RCS计算的复杂度,并在此基础上研究了天线单元位置误差对增益及RCS的综合影响。结果表明,合理降低天线单元的位置精度可以抑制有源相控阵天线的RCS。工程人员可基于此权衡辐射和散射性能,适当放宽有源相控阵天线加工及安装公差,在保证天线综合性能前提下有效减轻加工难度,降低加工成本。     

毫米波共形相控阵雷达导引头波束形成

针对毫米波圆锥台共形相控阵天线阵列低副瓣波束形成,提出了基于最优非均匀子阵划分及最优子阵激励的低副瓣波束形成方法.该方法利用多目标进化算法,先通过对整个扫描波束空间进行空间采样并形成空间采样点的天线辐射方向图,然后引入两个多目标函数对这些空间采样点的天线辐射方向图进行低副瓣约束,可获得指定扫描空间内任意角度的低副瓣波束形成.通过多目标进化算法优化子阵结构及其激励能够有效抑制辐射方向图副瓣电平.仿真实验证明该方法有效.     

平台相控阵导引头寄生回路和制导性能分析

结合雷达相控阵波束控制原理和平台导引头稳定跟踪技术,完成了基于平台角速度前馈解耦的平台相控阵导引头(phased array seeker with platform, PASP)控制系统建模。根据前馈信号提取点的不同,完成了相应的隔离度传函与寄生回路稳定性研究。研究表明,与捷联结构相比,采用平台稳定结构能大大提高相控阵导引头的隔离度水平;采用稳定平台角速率陀螺输出作为相控阵前馈信息能够保证隔离度寄生回路具有较大的稳定域。考虑典型随机干扰,利用伴随法,完成了隔离度寄生回路对制导系统的影响研究。仿真结果表明,采用平台相控阵结构,利用角速率陀螺前馈的导引头方案能够有效抑制隔离度寄生回路对末制导系统的影响,获得较好的制导精度,与寄生回路稳定性分析的结果吻合。     

基于连续波干涉仪系统的高隔离度天线

针对连续波干涉仪系统中对收发天线的布阵要求及高隔离度要求, 设计了一款工作于X波段的串馈形式的微带天线阵列, 并将其排布成1发5收形式的收发天线阵列。基于干涉仪原理, 通过长短基线结合方式兼顾宽范围测向不模糊和高精度测角。同时, 通过天线布局优化法、阻挡法、铺设吸波材料法等, 将收发隔离度由52 dB提升至79 dB。所提出的高隔离度收发天线阵列在连续波干涉仪系统中具有良好的应用前景, 所采用提高隔离度方式在优化收发天线隔离度时具有一定的推广性。     

高阻表面在缝隙相控阵天线中的消除盲点研究

针对扫描盲点是相控阵天线系统的一个重要问题,提出了利用高阻表面的表面波带隙特性来抑制波导端头缝隙相控阵天线的表面波,从而达到消除扫描盲点的目的。同时文中采用周期矩量法对三角形和正方形栅格排列的相控阵天线的扫描特性进行数值计算,证实了高阻表面用于消除相控阵扫描盲点的可行性和有效性。     

新型毫米波微带天线H槽耦合馈电设计

针对毫米波段微带天线频带窄,馈电对天线辐射影响严重等缺点,提出了一种新型天线单元结构.该单元采用H型槽耦合馈电和增加寄生贴片的方法,实现了天线带宽的增加.此方法可使得带宽达到11%(VSWR<2).通过采用多层寄生贴片对单元进一步改进研究,验证了该单元具有进一步展宽带宽和作为天线罩保护天线的作用,天线的带宽可达到22%.     

主瓣干扰下混合极化系统单脉冲角度估计方法

当压制干扰源与目标方向相临近时,雷达天线对干扰信号的接收增益很大,形成主瓣压制干扰,对雷达目标检测、角度测量与跟踪构成严重威胁。运用极化滤波手段可以有效抑制主瓣压制干扰、提升雷达目标检测能力,但其滤波输出数据中的目标单脉冲比受到剩余干扰、目标交叉极化耦合等诸多因素影响,导致角度测量存在偏差。这某些情况下,这种角度偏差将难以忽略,甚至导致测角完全失效。本文基于混合极化单脉冲系统,本文提出一种抗主瓣压制式干扰的目标角度估计方法,通过对正交极化和、差通道的极化滤波与极化综合,实现目标角度无偏估计,完善了极化滤波方法在单脉冲系统中的应用。     

基于时域有限差分法的圆极化十字振子天线设计

通过对圆极化十字振子天线在同相馈电时中间区域电磁耦合的分析,提出了用于表征十字振子天线实现圆极化的振子等效长度缩短模型.利用时域有限差分法,设计了十字振子天线.通过仿真和优化,找到了实现圆极化的振子最佳尺寸,并研究了天线尺寸改变时,极化特性的变化规律.在一定轴比带宽条件下,优化后的十字振子天线正交方向上圆极化轴比可以达到1.023.     

塔架环境下运载火箭天线耦合辐射仿真研究

运载火箭无线系统在发射场塔架内测试时的信号辐射十分复杂,为进一步研究整箭状态下的天线辐射特性特别是多天线的耦合辐射,借助UG建模技术和Altair Hyper Works 2017电磁兼容仿真平台,构建塔架-箭体复杂环境下的多天线模型,基于MOM-PO(method of moments-physical optics)混合算法,划定不同计算区域进行不同尺度剖分,实现快速精确求解多个天线耦合辐射电磁参数,并通过试验验证了仿真模型的有效性,拓展研究了单路和多路天线馈电下的近场和远场分布规律。仿真结果分析表明：地面接收天线适合布置在正对活动平台透波口位置;可将其他频段接收天线布置在靠近平台两侧位置;考虑复杂环境绘制的箭上耦合天线方向图可提升地面仿真的覆盖性。     

相控阵靶标雷达天线副瓣辐射特性模拟新方法

提出一种修正的配相公式,可以在只调节配相值而不改变每个阵元辐射强度的前提下形成多波束,从而实现丰富的天线波瓣形状,逼真的模拟相控阵靶标雷达天线副瓣的辐射起伏特性.根据该配相方法进行了MATLAB仿真,仿真结果验证了方法的正确性.并且,该配相方法已经在某相控阵靶标雷达研制中得到应用.     

基于指数渐变馈电结构的超宽带抛物面天线设计

设计了一种超宽带抛物面天线,将其馈电部分设计为指数渐变形式的四个馈电臂。给出了该天线的设计思想和设计方法,通过电磁仿真着重研究了指数渐变率和馈电臂间夹角对天线性能的影响,并详细分析了天线的阻抗特性和辐射特性。根据所设计的参数制作天线实物并进行测试,实测天线电压驻波比小于2的频带宽度达到0.95 GHz~20 GHz,天线的增益在2 GHz~14 GHz范围内为15.5 dB~30.5 dB。仿真与测试结果表明,该天线具有超宽带和高增益的特点,非常适用于超宽带通信、超宽带雷达以及无线监测与管理等系统。     

加载复合平面的缝隙天线RCS特性研究

分析了人工磁导体和理想电导体复合表面对入射电磁波反射相位相差180°的特点。通过合理设计两个表面的比例,可以实现复合平面结构后向电磁散射的抑制。将该复合表面应用于缝隙天线的设计,达到了在不影响天线辐射效能的同时减少雷达反射截面积(radar cross-section, RCS)的目的。实测结果表明,加载复合表面的缝隙天线在设计频带内的RCS减少了10~15 dB,进一步验证了复合平面对后向电磁散射的抑制效果。     

用于超高频射频识别的小型宽带高定向天线

基于Moxon天线具有高前后比和小型化的优点,并结合蝶形偶极子天线宽带的工作特性,设计了一款用于超高频(ultra-high frequency, UHF)射频识别(radio frequency identification, RFID)手持读写器的小型宽带高定向平面印刷天线。该天线采用Moxon和蝶形偶极子复合结构,利用平行双线馈电,引入微带渐变巴伦实现馈电平衡。最终天线尺寸为0.34λ₀×0.22λ₀(λ₀为中心频率工作波长),相比微带准八木天线实现了小型化。实测结果表明:在865~1 054 MHz频率范围内,天线的|S₁₁|＜-10 dB,增益均在3.5 dB以上,相对工作带宽达到20%;并且在UHF开放频段902~928 MHz频率范围内,天线的驻波比(voltage standing wave ratio, VSWR)小于1.4,前后比大于15 dB,增益高于5 dB。     

一种改善相控阵雷达性能的有效措施

反辐射导弹威胁着雷达的生存,各种干扰使雷达无法发挥应有的作用。因此,降低相控阵的副瓣,势在必行。但是,研制低副瓣和超低副瓣相控阵是非常困难的。本文提出一种方法,仅通过改变相位分布,来实现对副瓣的抑制。利用相控阵雷达的波束扫描移相器,可方便地达到这一目的。用这种方法,对接收阵来说,可抗干扰信号;对发射阵来说,可用于抗反辐射导弹。     

波束折射模型在天线罩补偿中的应用

导引头天线罩的流线型结构对天线阵列造成了能量损失、角度检测误差等电磁性能方面的影响, 给制导性能带来严重损失。本文利用电磁波折射理论建立了波束指向偏移模型, 通过数学公式推导验证了该模型的合理性, 为角度检测误差补偿提供了理论基础。波束偏移理论和相控阵天线阵列测角原理的结合定位了阵列在有天线罩时检测角所对应的最大波束指向角度, 提升了相对于无天线罩时检测角误差的准确性。实验数据表明，所提方法所得到的误差角度补偿表将阵列角度检测误差从1°降低到可接受的0.1°以下的误差范围, 验证了该方法的创新性和先进性。     

一种新型射频识别读写器天线的仿真与设计

提出了一种由两组正交放置的双L天线构成的新型圆极化射频识别读写器天线,有效地克服了平面倒F天线缝隙加载等技术带来的两个谐振点频率相差大、带宽较窄的缺点.利用时域有限差分法对天线仿真和优化,天线的两个频段的中心工作频率分别位于我国分配给RFID技术使用的两个超高频频段内.在ISO/IEC推荐RFID使用频段内的反射损失小于-10dB,天线的相对带宽达到17%以上.优化3dB电桥馈电网络设计,在工作频段内为天线提供等功率、相位差为90°的激励信号,天线具有圆极化特性.仿真和测试结果表明:优化天线设计很好地缓解了天线带宽增加和天线效率下降的矛盾,在我国为RFID分配的频段内具有高的天线效率,并能够工作在ISO/IEC推荐使用的频段内,达到实用化要求.