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.     

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。     

考虑互耦的改进型Vivaldi天线阵列优化设计

设计了一种改进的Vivaldi天线,采用基于指数和椭圆的混合渐变线方法,实现了天线的小型化设计,同时具有超宽带的性能。将该天线沿x轴组成了一个8元直线排列的天线阵列,采用有源单元方向图方法来考虑天线单元间的互耦,得到的阵列方向图与全波模拟结果吻合很好。与微分进化-连续蚁群优化算法的混合算法相结合,通过调整单元的激励幅度,实现了方向图的综合。与切比雪夫综合方法相比,可以获得更低的副瓣电平,同时减小了全波模拟的计算次数,节省了优化时间。     

互耦对阵列天线辐射特性的影响

阵元间互耦是分析阵列天线问题中的难点之一,常用矩量法加以分析.这里提出了一种改进的矩量法,把线天线等效为带状线,用RWG基函数作为阵元表面电流的展开函数,精确计算了阵元之间的互阻抗矩阵,从而在分析问题时计入了互耦的影响.以等间距的Chebyshev线阵为例,分析讨论了在阵元位置和副瓣电平不同的情况下,互耦对阵列方向图的影响.得到了一些有用的结论,对以后深入研究互耦问题有一定的指导意义.     

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。     

基于有源单元方向图等效法的弹载相控阵天线互耦补偿

弹载相控阵天线单元间互耦会使方向图失真,导引头制导性能下降,本文提出将有源单元方向图等效法应用到导引头上的相控阵天线方向图计算中。仅第n个天线单元以单位幅度源馈电、其余所有单元接匹配负载,获得消除互耦的有源单元辐射场,利用小型阵列的单元辐射场来等效大型阵列中相似环境下的单元辐射场,进而利用叠加定理计算大型阵列的总辐射场,建立弹载相控阵天线方向图计算模型。仿真和远场暗室实验结果表明源单元方向图等效法可以有效消除互耦对方向图的影响,说明可以应用于工程实践中。     

矩形波导缝隙阵列天线的快速综合算法

矩形波导缝隙阵列天线计算复杂,本文提出一种快速综合算法,充分考虑互耦的影响,并且可以对同相或不同相缝隙电压加权进行综合.首先在有源导纳法的基础上得出一个矩阵方程,互耦的影响和缝隙自身的影响分别可以用方程中的一个矩阵完全表示.分析矩阵的特性后,本文可将对面阵的综合转换为对每条波导上缝隙的综合,大大降低计算量.仿真实例验证了算法的有效性.     

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.     

8-18GHz的Vivaldi天线的分析与设计

本文设计了一种工作频带范围为8-18GHz的高增益Vivaldi天线阵元。通过电磁仿真软件HFSS V12.0对天线阵元的几何结构进行仿真优化,计算了天线的驻波系数、增益方向图等电性能参数。仿真结果表明该Vivaldi天线增益方向图对称性好,波束覆盖范围宽,增益高,可以很好地满足作为宽频带宽角扫描阵列单元的要求。     

存在阵列误差条件下的目标二维参数估计

提出了一种针对均匀线阵中互耦误差、阵元幅相误差和位置误差存在情况下的多个目标高分辨方向 -多普勒频率二维估计的方法 .这一方法采用旋转不变技术 ,在参量估计过程中只需将阵列天线旋转两次 ,即可对目标方向 -多普勒频率作较精确的估计 ,同时精确地估计出互耦矩阵和各阵元的幅度、相位以及位置因子 ,从而可校正综合误差存在情况下的阵列流形 .最后 ,进行了计算机模拟 .     

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。     

Vivaldi超宽带天线时域特性的FDTD分析

针对典型 Vivaldi超宽带天线时域特性分析较难的问题,设计了适用于3.1～10.6 GHz 的Vivaldi天线,并利用时域有限差分算法(FDTD)进行建模和计算.仿真结果表明,该Vivaldi天线电场信号的脉冲延续时间约为0.5 ns,振铃效应较小,高频部分比低频部分相位失真严重.FDTD分析为该天线校正相位、改进消除波形失真的方法提供了理论依据.     

一种小型化树杈形缝隙Vivaldi天线的设计

设计了一种3.4~7.6 GHz频段的超宽带高增益低交叉极化的小型化Vivaldi天线。该天线是在传统Vivaldi天线基础上引入树杈形缝隙结构设计而成的新型Vivaldi天线。通过在辐射片引入树杈形开缝结构,改善了天线表面的电流,使其汇聚于缝隙附近,从而提高天线的辐射性能,改善天线的阻抗匹配特性,展宽天线带宽。仿真结果表明该小型天线在3.4~7.6GHz的频率范围内驻波比小于2,以5.4 GHz为中心频点的有效带宽达到4 GHz,在中心频点5.4 GHz增益为6.2 d B且交叉极化低于-20 d B。天线的尺寸仅为30 mm×30 mm。在此基础上加工并制作了天线样件,实测结果和仿真吻合良好,可以应用于无线通信系统中。     

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。     

一种新型介质埋藏贴片天线阵设计

为解决介质埋藏微带天线组阵后天线增益较低的问题,运用介质中电磁波传播理论、微带天线耦合理论、介质埋藏天线技术和微带天线圆极化技术等,采用天线阵元不共介质、同轴馈电、馈电点选在辐射贴片对角线上,在辐射贴片上附加简并分离单元等措施,设计和制作出了一种新型介质埋藏贴片天线阵列. 经仿真计算和实物天线测试显示,天线仿真增益为10.45 dB,实测增益约为9.2 dB,接近同类型的微带天线二元阵增益,该天线符合北斗天线性能要求,采用新型组阵结构后天线增益得到明显提高.