互耦效应对天线阵单元间相关性的影响

分析了互耦效应对多天线性能的影响,通过网络等效分析法对天线模型进行简化分析,得出阻抗矩阵和收发端的耦合矩阵。推导出互耦效应时天线阵元空间相关性的通用表达式,并论证了它与无互耦时空间相关性的关系。研究了互耦效应分别对平行天线阵列和共线天线阵列阵元间空间相关性的影响。仿真分析表明,互耦效应对于两种天线阵列的影响显著不同,适当的选择天线阵列可以有效地改善互耦效应对于系统性能的影响。     

口径耦合微带天线阵的互耦研究

针对微带天线阵阵元之间互耦的复杂性,给出了用时域有限差分法对口径耦合微带天线直线阵互耦现象进行分析的方法.该方法以口径耦合微带天线单元构成的7单元直线阵为研究平台,借助仿真软件Empire获取数据,结合直线阵和传输线理论导出相应计算公式,并用Matlab进行数据处理.应用该方法分析了互耦阵列的行为,给出了互耦系数的计算方法及其在天线设计中的应用方法.分析结果表明:由于互耦的存在及影响,使中心位置馈电天线阵的方向图出现旁瓣,边缘位置馈电的方向图出现非对称形状;互耦系数随着与馈电单元距离的增大急剧下降,距离4个阵间距以上的天线单元其模值下降到0.01以下.通过实例将该方法分析结果与仿真曲线进行了对比,其吻合程度验证了该方法的精确性.为在互耦状态下微带天线阵的设计提供了参考.     

基于改进粒子群算法的阵列幅相误差最坏情况分析

建立了阵列幅相误差对副瓣电平性能的最坏情况分析模型,并通过对粒子群算法位置更新后进行边界约束,提出了一种基于改进粒子群算法(PSO)的最坏情况分析方法.该方法可以不考虑误差的分布形式,并且很容易理解和编程实现.实验结果验证了新方法的准确性和有效性.     

TEM喇叭天线阵元间互耦的研究

TEM喇叭天线是一种典型的超宽带天线,已广泛应用于高功率脉冲辐射的研究中.应用FTT方法研究了TEM喇叭天线阵互耦特点,并从时域角度比较分析了阵间距离对互耦的影响,研究发现当天线阵在低频段阵间互耦较高、频段较强时,阵元间距越大,互耦越弱,而阵元间互耦可以改善阵列的低频辐射.     

阵列天线互阻抗矩阵测量的新方法

为适应舰载超视距雷达的复杂电磁环境，提出一种新的测量阵列天线的互阻抗矩阵的方法，通过测量阵列天线各单元的复反射系数来计算天线的互阻抗矩阵．文中给出了测量方法的原理及推导过程，并给出测量系统的原理框图．与其他方法相比，该测量方法简单快捷，易于实现，有很好的实用价值．     

基于改进型点匹配技术的阵列误差校正方法

针对阵元间互耦往往会导致智能天线总体性能急剧下降这一现象，提出了一种快速有效的校正方法。该方法以实测的阵元方向图为基础，通过改进型点匹配技术和求最优解来对误差矩阵进行精确的估计。以天线阵方向图综合为背景的计算机模拟结果证明了这种方法的可靠性。     

弹载相控阵雷达单阵元高精度去耦方法

针对目前工程实践中弹载相控阵雷达近场测试中无法有效补偿阵元间互耦的问题,对某型号弹载相控阵雷达的矩形贴片天线,建立单阵元辐射模型,结合信号子空间基本原理,提出一种基于信号波达方向估计值计算单阵元互耦总影响系数的方法。该方法通过均匀矩形阵列信号波达方向估计值计算一个阵元与其周围八个阵元的互耦系数,将互耦系数累加后的结果作为对单阵元的互耦总影响系数,将近场测试值除以互耦总影响系数可得互耦校准后的阵元参数。微波暗室实验结果表明:该方法得到的阵元幅值和相位与理论计算值相近,说明方法是有效的。该方法可以应用到某型弹载相控阵雷达天线校准中,能有效补偿阵元间互耦。     

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.     

超低副瓣相控阵天线的优化综合技术

研究超低副瓣相控阵天线的优化综合技术和互耦补偿技术。方法提出了天线单元间互耦的直接优化修正方法,该方法利用晨线性最优化方法进行超低副瓣相控阵天线综合设计,将单元间的互耦直接计入优化计算中,可使天线阵综合优化和互耦修正一次完成。结果给出了在天线阵不扫描和有一定扫描角度情况下,诮经耦直接优化修正方法的综合优化结果。     

准自适应波束形成法及其仿真

为解决智能天线中自适应波束形成算法复杂且难以实现的问题,提出一种准自适应波束形成法.基于均匀分布天线阵方向性图主瓣最窄、二项式分布天线阵在阵元间距为λ/2时方向性图无副瓣的特性,将均匀分布和二项式分布天线阵的方向性函数相乘并展开,得到主瓣窄、副瓣低的天线阵加权系数的计算公式.仿真结果表明,该算法计算量小,所得天线阵方向性图主瓣窄、副瓣低,基本能抑制主瓣之外的所有干扰,且其主瓣指向并跟踪期望用户来波方向,具有准自适应性.     

一种减小互耦的互素嵌套阵列及测向算法

为了减小阵元之间的互耦效应,首先提出一种阵元间距可调节的互素嵌套阵列.这种阵列由2个不同的嵌套子阵列组成,2个子阵的最小阵元间距由一对互素的正整数确定.只要这对正整数足够大,2个子阵的最小阵元间距便可远超过入射信号的半个波长,从而将阵元间的互耦效应减小到可忽略的程度.然后,为了解决大间距阵列所引起的角度模糊问题,提出了一种基于四阶累积量的无模糊波达方向(DOA,direction of arrival)估计算法.仿真实验表明,此算法具有较好的估计性能,相比一些经典的自校正DOA估计算法,此算法具有更高的角度分辨力和估计精确度.     

利用信号与系统概念分析线天线的互阻抗

基于信号与系统理论 ,并利用数字信号处理技术 ,提出了一种分析线天线互阻抗的新方法 .在这种方法中 ,借用信号与系统的概念 ,将天线阵中天线单元的电流视为激励信号 ,将天线阵的空间结构视为系统函数 (或传递函数 ) ,而将单元天线间的互阻抗 (或其它电磁特性 )视为整个系统的响应 .通过这种等效 ,可将天线阵中天线单元间相互耦合看作信号与系统中的系统响应 ,进而可利用数字信号处理方法进行分析 .最后给出了利用该方法计算对称振子天线互阻抗的实例 ,计算结果证明了该方法的有效性 .     

基于多目标粒子群优化的同心圆环阵列方向图综合算法

针对同心圆环阵列（concentric ring antenna array,CRAA）的方向图优化问题,提出了一种新的密度锥削策略（new density tapering strategy,NDT）结合多目标粒子群（multiple objective particle swarm optimization,MOPSO）算法的联合优化方案。基于NDT思想,在阵列口径中心附近始终保持约占总数一半的圆环为满阵填充状态,而对剩余靠近口径外围的圆环,限制它们的填充因子变化范围在两条门限曲线之间;以旁瓣电平和方向性系数为优化目标,通过对单元最小间隔、外围圆环的间距及其填充因子进行优化来寻找可行的Pareto最优解。仿真表明,该方案可用于优化各种口径的CRAA,能在相同或更高方向性系数情况下,降低阵列的旁瓣电平1.25~6.19 dB,达到优化效果。     

LSMC天线的互耦研究

采用可以把相位差信息转换为强度信号的简易天线(LSMC天线),实验研究了互耦对天线输出信号的影响,结果表明:在电磁波不同的到达方向角条件下,天线之间均存在明显的互耦;两天线距离大于波长一半或重叠面积比例小于0.2时,它们间的互耦变得很弱.在实际应用中,可以根据本文结果对LSMC天线的间距和重叠面积调整,以减弱天线间的互耦.     

基于伍德沃德-劳森抽样方法的阵列平顶波束综合

为获得高增益和强方向性，阵列天线应运而生，波束赋形技术在降低阵列副瓣电平、扩大阵列角度覆盖范围、抑制干扰等方面具有重要意义。其中，具有平顶形状波束的天线可辐射具有相同增益的波束，实现宽角度覆盖，且伍德沃德-劳森抽样具有方法简单、抽样点少、运算速度快的优势。因此，本文运用伍德沃德-劳森抽样方法对均匀直线阵列进行平顶波束赋形。通过计算抽样点数和抽样点位置，得到激励系数，确定阵元位置，计算出激励电流，从而求得各单元的电流分布，计算出阵列的方向图函数，利用MATLAB编程绘制方向图，并分析其基本特性，同时用控制变量法分析不同参数变化对方向图基本特性的影响。研究结果表明：综合的线阵单元数越多，抽样点就越多，综合得到的方向图就越接近预期，综合后方向图主瓣范围内的波纹起伏越小，副瓣电平越低。此外，定向辐射的平顶波束赋形天线在点对多点的无线通信中发挥着重要作用，也可以应用在车载和机载防撞天线、自动驾驶和飞行器等安全控制中心的核心组件中，市场前景广阔。     

阵列天线阵元位置误差、通道不一致性和互耦的校正

采用单个连续波校正源，通过旋转阵列天线在多个校正方位测得校正数据，通过求解可分离的非线性优化问题，得到了阵元位置参数和包含通道幅度相位参数与阵元间互耦参数校正矩阵的估计，计算机模拟实验证实了该方法的健壮性和实用性。     

Antenna sidelobe canceller of Kalman filter

The adaptive array antenna may be considered as a general sidelobe canceller. Directional interference suppression is based on a recursive state estimation of Kalman filter. For the stationary filter, this leads to an iterative solution of Wiener-Hops matrix equation. The performance of sidelobe canceller are studied by computer simulation. The result of simulation, shows that the sidelobe canceller may be regarded as a special case of an adaptive array atenna. Foundation item: Supported by the Natural Science Foundation of Hubei Province (98J074) Biography: Hu Jia-yuan (1941-), male, Associate professor. Research direction: smart antenna, software radio.     

双基地MIMO雷达多目标定位及互耦参数估计

针对MIMO雷达收发阵元间存在互耦会严重影响目标定位算法性能的情况,提出一种双基地MIMO雷达多目标定位及互耦参数估计的算法.利用均匀线阵互耦矩阵的特点和MIMO雷达的特性获得满足ESPRIT算法的信号子空间,在不需要任何互耦矩阵信息情况下采用ESPRIT算法实现了目标角度估计,且估计出的角度参数自动配对.根据所估计的目标方位角度,利用信号子空间和联合导向矩阵之间的关系,将MIMO雷达的互耦参数估计转化为线性约束二次最小化问题,估计出互耦系数矩阵,实现了MIMO雷达的自校正.该方法的优点是避免了多维空间谱搜索带来的庞大计算量和迭代中的全局收敛性问题,同时得到了收、发阵列互耦参数估计的闭式解.仿真结果表明算法估计性能接近于互耦已知时二维MUSIC算法.     

一种适用于火灾检测的低旁瓣共形天线

设计一种应用于33 GHz频段具有金属栅格的天线阵列,通过泰勒线源激励幅度的设计方法引入栅格结构,用来减少天线的旁瓣电平,加强了天线的抗干扰能力.最终的天线阵列由6个天线阵元在y轴方向上叠加而成,叠加后天线阵列辐射能力得到了增强.最后通过电小平面分析法对栅格天线进行了共形,从而减少天线的体积,并且使天线阵列更好地贴合检...     

基于未知互耦模型的波达方向估计

在阵列信号处理中,传感器间的互耦效应会对参数估计产生不利影响.为了降低互耦影响,提出了一种用于未知互耦模型下的波达方向（direction of arrival,DOA）估计算法.该算法运用了迭代的思想,利用全部阵列估计初步的DOA.之后基于子空间理论估计角度依赖系数（angularly dependent coefficients,ADCs）,并用得到的ADCs进一步提升DOA估计精度通过求解最小二乘问题确定互耦参数,将新的DOA值作为初始值开始下一轮迭代.仿真结果证实了在未知互耦模型下,相较于其他DOA估计,提出的方法有更好的性能并且更加鲁棒,特别是在小尺寸阵列或低信噪比（signal-to-noise ratio,SNR）情况下.