一种阵列天线的波束赋形设计

对俯仰面波束需要赋形的阵列天线进行了分析和设计。采用数值方法对阵列天线的方向图进行了综合,将平均偏差用于目标函数的构造之中,同时结合工程实际,给出了约束条件。通过优化目标函数,得到所需的单元馈电电流。天线的实测方向图完全符合赋形波束的要求,表明该设计方法是可行的。     

基于功率倒置算法的GPS抗干扰天线研究

介绍了GPS信号的特点,以及功率倒置阵列原理,针对GPS接收机易受外来干扰的情况,提出了一种有效的GPS抗干扰方法-基于功率倒置算法的自适应天线阵列,采用最小均方误差LMS算法计算功率倒置阵的权值,给出了最优加权条件下不同干扰功率的天线方向图,表明功率倒置算法能使天线阵列在干扰方向上自动产生波束零陷,且随干扰功率的增强而加深.结合软件无线电的思想,探讨了自适应天线阵列中各单元的实现途径.     

平面螺旋天线圆形阵列及其测向性能研究

分析仿真了单个平面阿基米德螺旋天线阵元的辐射特性,在此基础上,研究了由该天线为阵元构成的8单元圆形阵列方向图特性,相比于全向阵元构成的8单元圆阵,平面阿基米德螺旋天线阵列可以有效地降低副瓣电平,改善阵列方向图特性。最后讨论了基于MUSIC算法的该阵列测向性能并给出了仿真结果。     

采用阶跃阻抗谐振器的小型化双频天线

提出一种采用阶跃阻抗谐振器(SIR)设计双频天线的方法.通过建立天线的传输线模型,得到了双频天线的工作频率与传输线特性的关系式.然后,利用该方法设计了一个2.4/5.2 GHz的小型化双频天线,其结构尺寸由工作频率直接综合得到.同时用电磁全波仿真,优化了天线的馈电位置.所实现的天线尺寸为29.3 mm×7.7 mm,相当于0.5λ×0.125λ.仿真和测试结果表明,采用阶跃阻抗谐振器设计双频天线的方法是可行且有效的.     

任意阵列天线自适应方向图综合的模值逼近法

基于自适应理论提出了一种任意阵列天线方向图综合算法。该算法采用模值逼近，并利用牛顿迭代法二次收敛的特点，使综合最优化方向图的速度达到非线性收敛，该方法能够有效地控制主瓣和旁瓣的形状，大大加快算法的速度。     

基于基片集成波导的正反渐变槽整流天线阵列的研究

本文提出和设计Ka波段基片集成波导馈电的正反渐变槽整流天线阵列。基于基片集成波导技术的整流器通过全波仿真软件和谐波平衡法联合仿真实现。基片集成波导馈电的正反渐变槽整流天线单元和1×4阵列在低成本的标准PCB工艺上设计和制作。当频率为30GHz时,所测得的基片集成波导馈电正反渐变槽天线单元的增益为12dBi,同时测得整流电路的射频-直流转换效率为27.4%。在1×4的整流天线阵列中,总直流输出功率约为四个单元整流天线直流输出功率之和。     

一种阵列天线赋形波束综合优化方法

基于前后向矩阵束研究了阵列天线的方向图赋形问题,提出了一种阵列天线赋形波束综合优化方法.在该方法中,首先确定适当的阵元数目,然后再优化设计激励幅度和阵元位置,最后设计出需要的赋形方向图.在此过程中,先由期望方向图的均匀采样数据构造Hankel-Toeplitz矩阵;然后再对它进行奇异值分解,舍弃不重要的奇异值,得到此矩阵的低秩逼近矩阵;最后基于广义特征值分解求得重构阵列的阵元位置和激励.同时,采用特殊的前后向矩阵来约束极点分布,以保证重构赋形波束方向图的精度可控.仿真实例验证了该方法的快速性和有效性.     

智能天线中一种快速稳定的波束形成算法

提出了一种改进的模值逼近法，用于任意阵列天线的方向图综合。为了提高阵列方向图综合算法的收敛速度，结合了牛顿下山法和模值逼近法。数值仿真结果表明，该算法有效地提高了模值逼近法的稳定性，并能使其快速收敛到最优化方向图。     

基于二次规划的线性天线阵列和方向图及差方向图综合算法

天线阵列方向图综合在雷达系统中具有重要应用.提出了一种快速的基于二次规划的线性天线阵列和方向图及差方向图综合算法.考虑阵列激励的对称性,建立相应的凸二次规划问题,最大化阵列方向性系数.线性约束条件可以控制波束指向、副瓣电平和零陷产生等.这种算法具有全局最优解,仿真结果表明:该算法可以用于多种和、差方向图的综合问题.     

一种强互耦阵列天线的校正方法

Vivaldi天线因具备优异的宽带扫描性能,被广泛应用于雷达、无线通信、测向系统等领域.由于Vivaldi天线单元组阵后存在强电磁耦合作用,使阵列方向图失真引起波束指向偏差,影响测角精度.针对相控阵天线单元间由于互耦引起阵列方向图失真,导致阵列天线波束指向产生偏差这一问题,提出了一种基于最小二乘互耦矩阵的相位校准方法对波束指向进行校正,最后采用了一组X波段的16单元Vivaldi阵列天线进行仿真实验.仿真实验结果表明,针对Vivaldi天线阵列在强互耦情况下波束指向存在偏差这一问题,该校正方法可以对该阵列天线波束指向偏差进行有效校正,为工程应用奠定了理论基础.     

X波段Vivaldi天线阵列互耦研究

利用有源方向图法对X波段Vivaldi天线阵列互耦问题进行了分析,提出了加载DGS结构的Vivaldi天线阵的去耦方法,分析了互耦对阵列天线方向图增益、波束宽度、副瓣电平等特性的影响.理论分析和仿真结果表明,该方法可以有效地减小Vivaldi天线阵列的耦合,对天线阵列设计有一定的实用价值.     

加载电阻和开不等矩形槽的Vivaldi天线

本文提出了一种新型的指数型渐变槽线天线(即Vivaldi天线或ETSA,Exponential Tapered Slot Antenna)。在传统Vivaldi天线的基础上,对两个地方进行改进：一是在天线的指数槽底部加载电阻,二是在天线辐射区开对称的三个不等矩形槽。主要目的是改进天线的低频段性能。该加载电阻的开槽Vivaldi天线的尺寸为150mm*150mm,采用的介质基板是介电常数4.4,损耗正切0.02的玻璃纤维环氧树脂板(即FR-4板)。运用Ansoft HFSS14电磁仿真软件对结构进行优化分析,设计并制作了一款工作在0.8-3.8GHz(实测)的改进型Vivaldi天线。该天线在带宽范围内具有良好的定向辐射特性。     

人工表面等离激元馈电的宽带低旁瓣全角度波束扫描天线

提出了一款人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线。采用人工表面等离激元馈电卵圆形辐射贴片阵列和对跖Vivaldi辐射器，在快波区激发高次谐波实现漏波辐射，在慢波区呈现低损耗能量传输效果激励对跖Vivaldi的端射模式，从而实现了在4~12 GHz（相对带宽100%）内全角度（180°）波束扫描。进一步，通过对卵圆形辐射贴片进行锥形排布降低了天线在漏波辐射时的旁瓣水平。仿真结果表明，所设计的全角度波束扫描天线能够在4~12 GHz内旁瓣水平均在-10 dB以下。该天线在雷达探测、目标跟踪等应用场景具有重要应用潜力。     

基于自适应猫群算法的多目标波束赋形

针对大规模阵列天线波束赋形中智能优化算法精度不高、收敛速度不快等问题,提出一种自适应猫群算法.在猫群算法的基础上,使其基本参数根据迭代次数及适应度函数值自适应改变,并在搜寻模式中加入赌轮盘和精英选择相结合的策略,以增加种群多样性.多种智能优化算法的性能仿真对比分析表明,自适应猫群算法具有快速收敛、全局寻优的能力.将该算...     

等效电路法在Vivaldi天线设计中的应用

为实现突破反复实验设计的传统方法,设计了微带线馈电结构的Vivaldi超宽带天线.该天线馈电部分的设计采用等效电路法,借助计算机辅助设计手段优化天线结构,对制作的实验样机进行了测试.最后,分析了加工工艺对该天线设计参数的影响.该天线工作频段为3.1～10.6 GHz,在整个频段内天线增益超过8.5 dB,3 dB波束宽度超过40度,辐射效率达到了81%,满足FCC规定的超宽带天线的指标.     

微带线—槽线馈电的Vivaldi天线参数分析

为了研究微带线-槽线馈电结构参数对Vivaldi天线辐射性能的影响,将该天线的参数归纳成微带短截线的尺寸、槽线环形谐振器的尺寸、天线渐变指数及开口尺寸3个部分,并分别对这些参数进行优化仿真设计.结果表明:3个部分主要参数对带宽均有较大影响,设计时槽线谐振腔半径不能随意增加,其值应与天线工作波长的1/4相当,扇形微带短截线夹角直接影响高频部分,有助于带宽的提高,随着渐变指数的增大,天线的增益和主瓣电平减小,波束宽度增加.该研究为该类天线设计提供了技术支持.     

Composite multiobjective optimization beamforming based on genetic algorithms

All the parameters of beamforming are usually optimized simultaneously in implementing the optimization of antenna array pattern with multiple objectives and parameters by genetic algorithms （GAs）. Firstly, this paper analyzes the performance of fitness functions of previous algorithms. It shows that original algorithms make the fitness functions too complex leading to large amount of calculation, and also the selection of the weight of parameters very sensitive due to many parameters optimized simultaneously. This paper proposes a kind of algorithm of composite beamforming, which detaches the antenna array into two parts corresponding to optimization of different objective parameters respectively. New algorithm substitutes the previous complex fitness function with two simpler functions. Both theoretical analysis and simulation results show that this method simplifies the selection of weighting parameters and reduces the complexity of calculation. Furthermore, the algorithm has better performance in lowering side lobe and interferences in comparison with conventional algorithms of beamforming in the case of slightly widening the main lobe.     

采用时-空阵列流形的ESPRIT算法--联合角度-频率估计

考虑入射到天线阵上多个窄带信号源的角度和频率同时估计问题．虽然常规ESPRIT算法是一种快速的一维高分辨率方向估计算法，但不能直接用于信号频率和角度的同时估计．通过构造一种特殊阵列结构，引出时-空阵列流形概念，利用该流形，将ESPRIT算法扩展到时-空二维情形，提出采用时-空阵列流形的联合角度-频率估计算法．该算法不仅给出自动配对的角度-频率估计值，而且其性能随着抽头延迟线数的增加而提高．仿真计算表明，该算法不仅具有很高的分辨率和精度，而且在低信噪比条件下，其性能优于其他现有的方法．