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。     

共口径双波段波导缝隙阵列天线设计技术

通过对共口径双波段天线的研究,提出了一种新型共口径双波段波导缝隙阵列天线设计方法。该方法适用于设计由工作于不同波段的两个脊波导缝隙阵天线同层间隔排布组成的高性能天线,特别适用于小型双波段雷达天线设计。详细描述了如何减弱两个波段相互干扰对天线性能的影响。最终通过一个Ku/Ka共口径双波段波导缝隙阵列天线设计与测试,其测试结果与仿真结果吻合度高,验证了设计方法的正确性。     

AR320远距离防空雷达

Plessey公司生产的AR320是一种远距离的三维防空雷达,它工作在E/F波段。收发采用笔形扫描波束,在脉内频率扫描期间,能在每个发射脉冲宽度内提供整个仰角范围的覆盖。这种波束由频扫或相扫的低旁瓣单平面阵列天线形成。在保持高数据的同时,在仰角和方位角上提供了两种杂波抑制的方法。该雷达具有以下主要特性:高平均功率两级发射机、高增益笔形波束天线、短压缩脉冲、宽动态范围恒虚警率(CFAR)接收机、频率捷变和多普勒处理。这些特性进行组合,可在天线每次扫描期间,以高的抗干扰能力,提供远距离检测和高精度、高分辨的三维数据信息。与车载的二次监视雷达相结合,能输出一次、二次或一次和二次组合式数据信息。一独立的电子干扰(ECM)接收机可以连续地监测ECM环境,并为操作员提供数据,实现电子抗干扰(ECCM)功能的自动控制。     

高交叉极化隔离度的液晶极化相控阵天线设计与实现

针对小型化、低成本极化相控阵雷达应用背景，提出了一种基于液晶材料的高交叉正交极化隔离度的极化相控阵天线。与传统极化相控阵天线相比，该设计不需要成倍增加的收发组件和复杂的移相馈电网络。基于液晶传输线移相器特点，结合缝隙耦合辐射原理，提出一种基于斜交耦合缝隙的交叉极化抑制结构，在提升天线单元主极化辐射性能的同时，抑制交叉极化辐射幅度。天线阵列采用由中心向两侧180°反向馈电形式，进一步提升交叉极化抑制比，同时可以实现极化和波束的联合重构。样机实测表明，天线扫描角度可达±40°,增益最大可达16.8 dB,效率高于66%,法向交叉极化隔离度可以达到33.3 dB,法向波束旁瓣最大抑制可以达到36.3 dB;展示了液晶极化相控阵天线的实用性，并且具有低成本、低功耗以及结构简单的特点。     

平面波导缝隙阵列阵面参数设计中的收敛问题

本文概括了波导宽边纵向缝隙阵列天线设计的等效磁流片方法和基本公式,讨论了在较大阵面设计中所遇到的有关解的收敛性问题;并以14×14元阵列为例,给出了阵面参数收敛方法;分析计算了阵列单元间互耦特性及其计算精度、截断误差对收敛性的影响。文中的结果被不同的算法验证。     

电大尺寸导体附近天线阵方向图综合

采用矩量法(MoM)结合一致性几何绕射理论(UTD)分析电大尺寸导体附近天线阵列的辐射方向图,并使用遗传算法对阵列的方向图进行综合.在此基础上编写了电大尺寸导体附近天线阵的方向图仿真软件.以有限长圆柱导体附近由半波振子组成的天线阵为例,使用该软件对阵元馈电电压的幅度和相位进行了优化,得到了预期的方向图,验证了该仿真软件的有效性.与传统方法相比,该仿真软件所采用的算法具有计算速度快、精确度高、优化效果好的特点.     

基于ESPRIT算法的柱面共形阵列天线DOA估计

由于共形天线阵列流形的多极化特性(polarization-diversity,PD),信源方位参数与极化状态的“耦合”是实现共形阵列天线波达方向(direction-of-arrival, DOA)估计的主要难点。针对柱面共形阵列天线的特点,建立了柱面共形阵列天线的导向矢量模型;通过合理的阵元排列结构设计,结合ESPRIT (estimation of signal parameters via rotational invariance techniques)算法参数估计的特点,实现了信源极化状态与方位参数的去耦合,推导了ESPRIT算法多参数估计的参数配对方法,最终提出了柱面共形阵列天线盲极化DOA估计算法。计算机Monte Carlo仿真实验验证了所提算法的有效性。     

基于柱面共形阵列天线的快速波达方向估计

由于共形天线载体曲率不同,阵列中每个阵元的方向图的指向各不相同,这导致了阵列中各个阵元极化特性(polarization diversity, PD)的差异。因此,共形阵列天线的数学模型中考虑了不同阵元的极化特性。共形阵列实现波达方向(direction of arrival, DOA)估计的过程中,主要难点在于信源方位参数与极化状态的去“耦合”。本文利用圆柱的单曲率特性,通过合理摆放子阵中的天线阵元,结合传播算子方法(propagator method, PM)和子阵分割技术,提出了一种适合于柱面共形阵列的DOA估计方法。本文的DOA估计算法不需要天线单元方向图的任何信息,不需要谱峰搜索和参数配对,计算量较小。最后通过Monte-Carlo仿真实验验证了本文算法的有效性。     

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。     

微带馈电的频率无关天线

本专利阐述一种宽频带螺旋天线,它是由位于很薄的介质基片两面上的金属箔组成,还有一个微带馈电装置,它是用一个螺旋天线臂作为微带馈线的接地面。     

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.     

基片集成波导槽阵列天线的仿真研究

提出了一种介质谐振器加载的基片集成波导槽阵列天线结构,并给出了简单、快速的设计方法.通过Ansoft HFSS仿真软件进一步优化,可得到性能优良的天线设计结果.利用所给设计方法具体设计了一种K波段圆柱形介质谐振器加载的四元横向槽阵列天线,仿真计算结果表明该天线具有大约450MHz的-10dB回波损耗带宽, 最大增益为11.8dB,且辐射效率达92%.     

基于焦面场的多波束反射面天线二维DOA估计

利用致密焦面阵列馈源，通过二维来波方向（direction of arrival，DOA）估计算法判别干扰信号的方向，是多波束反射面天线设计中的一个重要环节。由于阵列馈源接收的信号由源信号在反射面焦平面上的电场决定，其阵列流形与常规DOA估计平面阵列的阵列流形不相同；焦面场一般是不均匀的，因此选用的阵列单元接收的信号幅度也不相同，部分阵列单元接收的信号会比较微弱；不同的焦面场选用的阵列单元不同，对应的阵列结构也不相同，且其往往是不规则的；源信号经过反射面反射后，阵列单元接收的信号之间的相关性会降低。这些因素决定了阵列馈源的DOA估计具有特殊性。因此结合焦面场，设计了多波束反射面天线二维DOA估计方法，并进行了仿真，仿真结果证明了该方法的有效性和实用性。     

渐变开槽天线阵列输入阻抗的矩量法分析

对UHF波段无限大渐变开槽阵列天线的输入阻抗进行了分析 ,应用Floquet原理建立分析模型 ,对天线阵列进行简化 ,提取其中的一个单元进行分析 ,并且根据单元的具体推导得到了合适的格林函数。同时结合矩量法进行数值仿真 ,着重研究了开槽天线阵列作为相控阵应用时 ,在频率和空间域上的扫描特性 ,得到了数值计算结果 ,给出了输入阻抗的曲线。结果证明 ,渐变开槽天线本身具有宽带工作特性 ,同时组成相控阵列时 ,也可得到比较理想的宽带工作特性和比较大的空间扫描范围     

赋形开槽天线研究

本文介绍了一种新颖的开槽天线,这种天线是在矩形金属波导的宽边金属壁上按一定的口面辐射要求开出一条连续的长槽。它形成的口面辐射具有H面的倾斜波束、滚动面(准E面)的宽波束。它有许多独特的性质。文中给出了这种天线的分析和综合方法,并介绍了赋形开槽天线作为一种弹上天线的应用实例。     

单片相控阵天线结构的比较

本文研究单片相控阵天线的各种可能结构及其优缺点。所研究的问题包括带宽、最大扫描范围、馈电方法、衬底的实际状况和工艺性。     

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。     

分布式相参雷达基线选择与标定误差分析

分布式孔径相参合成雷达一个显著的特点是能够对目标进行收发全相参合成探测,实现能量的最大化利用。要实现对目标的相参探测,单元雷达布站需遵循一定的基线选择准则,分别从回波相关、信号相参、目标分辨和阵面遮挡4个方面给出了雷达基线的选择准则;在此基础上,通过理伦分析和仿真验证得出基线标定误差不会对联合阵列波束指向产生影响,即基线标定误差不会引入角度指向误差;最后分析了阵面指向误差对联合阵列天线方向图和联合天线增益的影响,由于引入了相位差,使得联合阵列天线方向图副瓣电平随着阵面指向误差的增大而逐渐抬升,同时,造成联合天线增益出现损失。     

一种机载多频多通道雷达空频联合设计方法

单频多通道雷达系统难以同时兼顾更大的不模糊速度和更好的最小可检测速度,多频多通道系统是解决该问题的一种有效途径。但是,天线布阵方式和中心频率组的选择会影响动目标检测性能,需对收发天线形式和多频组合方式进行优化设计。以最小化不可测速区间为目标,提出一种空频联合优化方法。该方法通过阵列排布的归一化处理实现天线布阵方式和多频的联合优化,相较于先空后频级联优化方法,在方位孔径长度、频率带宽受限下可显著减小盲速和不可解模糊速度区间。仿真结果验证了该算法的有效性。     

激励误差对子阵阵列天线副瓣电平的影响

对于含有激励误差的由子阵组成的平面阵列天线,本文推导了当子阵尺寸不同而且在子阵中采用行馈或列馈馈电方式时,波瓣的方差及主平面内峰值副瓣概率的计算公式,并在三种激励幅相误差的条件下,对主平面内峰值副瓣概率的理论值与统计值作了比较,结果相当一致。