相控阵天线零相位误差法的波束指向分析

受数字移相器量化相位影响,相控阵天线波束指向精度偏离预定指向.提出了零相位误差法用于改进波束指向精度的问题,并推导出零相位误差法提高指向精度的理论公式.计算结果表明,所给出的理论公式是正确和有效的.零相位误差法具有经济适用、便于实现的优点.它在现有硬件的基础上,可以有效地提高相控阵天线的波束指向精度,从而改善相控阵天线抗干扰的能力.在普遍使用的3位数字移相器情况下,波束指向的精度控制在0.012以内,大幅度提高了现有指向精度水平.     

二维相控阵天线二可能值法的波束指向分析

研究了二可能值法对二维相控阵天线波束指向的影响,并推导出有效实用的理论公式。若干模拟计算结果表明,所给出的理论公式是正确和有效的。     

微波着陆系统波束指向误差仿真分析

为了提高微波着陆系统地面设备的角度引导精度,基于微波线性相控阵天线理论,分析了地面角度引导设备产生相控阵天线波束指向误差的主要原因——数字移相器的量化误差,并进行了不同量化阶数下的舍尾法馈相误差分析及仿真。为了寻求系统精度与设备成本的折衷,在采用四位移相器的条件下比较了随机馈相法与传统的舍尾馈相法的波束指向误差,仿真分析了相位误差均值为零法与适当随机相位量化法对波束指向误差的影响;这两种方法消除了周期性误差峰值,提高了相控阵天线的波束指向精度,其中适当随机相位量化法效果更佳;说明了采用随机馈相法能够有效减小因数字式移相器相位量化误差导致的波束指向误差,使系统精度明显提高。     

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.     

柱面阵列天线单元相位中心的计算

为了准确确定非平面相控阵列天线在波束形成时各单元天线的相位中心,提出了一种借助三维场仿真软件HFSS计算单元天线相位中心的方法,并计算了某变指向通信天线单元天线的相位中心,研究了单元天线相位中心对天线波束形成的影响。仿真结果表明,该方法是有效的。     

地球同步轨道SAR“凝视”成像波束指向控制分析

针对地球同步轨道星载合成孔径雷达(geosynchronous synthetic aperture radar,GEOSAR)"凝视"成像,分析其天线波束指向控制需求,定义天线波束二维指向角,提出天线波束二维步进式指向控制及同步与非同步控制方法,是一种有效地实现GEOSAR天线波束控制的方法。应用成对回波理论分析天线波束二维指向控制对回波信号的影响,波束指向被控造成回波方位向信号的幅度调制,引起成对回波,定量分析波束指向控制步长与成对回波幅度和位置之间的关系,提出成对回波性能指标,为GEOSAR"凝视"天线波束指向控制步长的合理设计提供了依据。最后通过计算机仿真验证了理论分析的正确性。     

卫通的数字移相电路设计与建模

相控阵天线利用移相器改变波束指向使其对准卫星,同时完成信息交换。每个天线阵列都要使用移相器来完成波束扫描,因此移相器的参数指标,对整个相控阵系统至关重要。设计了一款适用于大S相控阵天线的六位数字移相电路,此电路由六个相移单元级联得到,小相位与大相位分别采用加载线单元与开关线单元实现。通过ADS对移相单元建模与优化,最后得出:在1.995GHz-2.185GHz频段里,中心频点处相移差低于0.6°,插损低于1.35dB,驻波比优于1.45,仿真数据显示,此研究达到大S天线进行波束扫描的移相器的要求。     

基于时间反演的运动阵列远场功率合成

首先从理论上分析了时间反演技术运用于运动阵列近场功率合成的可能性及存在的难点和问题建立了基于时间反演技术的运动阵列远场功率合成数学模型。基于此模型,通过对信标信号从不同方向入射情况下的回溯信号波束指向进行仿真,证实了阵列辐射的TR信号可以实现自适应回溯并且比传统相控阵方法形成的合成波束能量更加集中;通过仿真获得单元天线设置为全向天线和有方向性天线时的合成信号主瓣波束3dB宽度,排除了由于阵列与目标点间的相对切向运动导致目标点脱离合成波束主瓣波束覆盖范围的可能性;分析了随机相位误差和波束指向误差对合成效果的影响,仿真结果表明:随机相位误差对回溯信号合成波束指向影响很小,但对信号的合成效果存在一定影响,由信号多普勒频移引起的波束指向误差对信号的自适应回溯影响很小。所得结论可为时间反演技术在远场功率合成的实际运用提供一定的理论依据。     

延时误差对光控相控阵天线性能影响的研究

针对光控相控阵天线中光延时链路的延时误差问题,从子阵划分角度建立了一维均匀线阵最大波束偏移角的简化解析模型,分析结果表明延时误差最大允许值与波束目标指向角、阵元数无关,随工作频率的增大而减小.     

电子对抗相控阵接收天线的波束控制系统

波束控制系统是电子对抗相控阵接收天线波束扫描的控制核心,其性能好坏直接影响到相控阵接收天线的功能.本文在自行设计的电子对抗相控阵接收天线的基础上,介绍了用TP801—B单板机、MS—51单片机构成的波速控制系统,并给出了相应的硬件设计原理图及部分程序流程图.经与相控阵接收天线联接测试表明,两种波束控制系统均能输出正确的配相值,并能根据外部命令进行相应的处理和显示,工作稳定,显示正确.     

二可能值法随机馈相结果的优化

针对相控阵天线二可能值法随机馈相结果的不稳定性，提出了利用二可能值法和遗传算法相结合的解决方案．线阵天线为例对二可能值法进行了分析，指出了该方法的缺点所在，并对二可能值法和遗传算法相结合的方法进行了计算机仿真．仿真结果表明，2种方法相结合后的随机馈相效果优于二可能值法，此方法大大减低了二可能值法随机馈相结果的不稳定性．     

基于串行RapidIO的舰载相控阵雷达波束控制设计

为了提高舰载相控阵雷达波束指向捷变能力,设计了一种分布式波控系统,其中传输方式采用串行RapidIO,波控主机采用PowerPC矢量运算处理器,子阵运算模块为FPGA。重点推导了舰载相控阵雷达波控码的公式,实现了RapidIO的初始化编程,以及波控主机的波控任务编程。测试波控码的计算和RapidIO通信时间,设计方案能够满足舰载相控阵雷达的波束切换时间指标。     

线阵阵元间距和宽度对波束指向性的影响

基于阵元尺寸及间距变化对超声波束指向性的影响,分析了阵列换能器的指向性特征.针对要求波束指向特性指标严格的阵列换能器,研究了其阵元宽度和间距的变化对波束指向性的影响.结果表明,阵元尺寸差异对主波束的宽度无影响,增大阵元宽度可以增大声压幅值并提高接收信号的信噪比.阵元宽度和阵元间距同时变化对波束的指向性影响较大.经过对部分阵元间距及宽度变化的阵列换能器指向性的仿真实验,说明理论分析是可行的.     

频率分集阵列雷达波束的相位方向图特性

研究了频率分集阵列雷达波束的相位方向图特性.由于在各阵元之间引入频率增量,FDA雷达发射方向图,即幅度方向图具有角度-距离的二维依赖性,空间波束指向会随距离变化而发生变化,产生弯曲现象,然而FDA雷达的相位方向图却不具有该特性.本文提出了FDA模型建立法和欧拉公式法并建立了FDA相位分布模型;仿真分析建立的两种模型,比较得出欧拉公式法误差较小,因而选取其作为研究FDA相位方向图特性的模型;基于该模型,建立了FDA相位方向图,并仿真分析了等高线、等角线、等距线上的相位分布特性,确定了FDA波束的同相波前分布.理论分析与仿真结果表明,FDA波束的相位分布与相控阵相比并没有产生弯曲现象,且分布特性与相控阵基本一致.      

一种自适应阵列指向误差校正方法

在自适应阵列处理中，指向误差将使阵列处理性能严重下降，必须进行校正。在分析指向误差对自适应波束形成性能影响的基础上，提出一种利用阵列接收数据和指向误差不确定度的指向误差校正方法，通过牛顿法迭代求解用于修正阵列导向矢量的因子，然后进行自适应波束形成。理论分析和仿真结果表明：新方法对指向误差具有较好的鲁棒性。     

超声相控阵声束时空控制仿真研究

超声相控阵检测技术是工业无损检测领域新的发展方向,其中相控发射与相控接收过程在整个检测过程中是十分关键的环节,在此过程中通过控制声束偏转聚焦到检测的各个区域内,从而达到对整个检测区的扫描。在研究超声相控阵检测原理的基础上,建立了声束时空控制模型,仿真研究了声束偏转与聚焦过程。     

相控阵雷达最优搜索策略的仿真算法研究

与常规雷达相比,相控阵雷达有能力快速改变雷达波束的方向。相控阵雷达的探测需要用到数据、智能处理、雷达性能评价等许多应用领域的知识。然而,它的成本往往超过我们所能承受的。这就必要建立起相控阵雷达的数学模型来模拟。根据相控阵雷达的工作原理,本文重点介绍相控阵雷达的功能建模与仿真技术,它包含三个部分:雷达的基本原理仿真、相控阵雷达的波束编排及相控阵雷达仿真模型参数优化。     

钢筋混凝土连续深梁的简化计算方法

求解钢筋混凝土多跨连续深梁的内力时，用有限元法可获得精度高的计算结果。为方便手算，本文中采用五弯矩方程计算其内力、方程中考虑了深梁轴线与刚性支座间的弹性压缩和梁的剪切变形的影响，文中还给出了计算边支座和中间支座不同弹性压缩变形的经验公式。手算法结果能满足工程设计的需要。     

声压加权法在平面相控阵声聚焦控制中的应用

通过对被控点声压进行幅值和相位补偿,得到了一个简化的声压加权公式.应用该公式预设被控点声压值,结合改进的伪逆矩阵算法得到振源的振幅和相位.基于该合成模式,设计了一个由10×10个小正方形阵元构成的平面相控阵,并对多焦点声场的合成进行了数值仿真.结果表明,该方法可提高声能在目标点的沉积能力,具有较高的声场合成效率,为超声热疗中声聚焦控制提供了一条有效的途径.