结构变形对相控阵天线电性能的影响分析

分析阵面变形误差对有源相控阵天线(active phased array antenna, APAA)电性能的影响,对研究和发展高性能APAA非常重要。将阵面随机误差和阵面变形作为附加的相位因子引入到天线方向图函数中,建立了平面矩形APAA的阵面变形误差与电性能之间的结构〖CD*2〗电磁耦合模型,并仿真分析了阵面存在变形误差时的天线远场方向图。通过所提方法与结论,工程设计人员可对加工公差提出更合理的要求。     

基于单元位置误差的有源相控阵天线辐射和散射性能综合分析

针对有源相控阵天线雷达散射截面积(radar cross section, RCS)计算复杂,及天线单元位置误差对其RCS的影响难以估计的问题,基于天线单元的相位误差分析,建立了有源相控阵天线的结构与散射阵因子耦合模型,极大简化了有源相控阵天线RCS计算的复杂度,并在此基础上研究了天线单元位置误差对增益及RCS的综合影响。结果表明,合理降低天线单元的位置精度可以抑制有源相控阵天线的RCS。工程人员可基于此权衡辐射和散射性能,适当放宽有源相控阵天线加工及安装公差,在保证天线综合性能前提下有效减轻加工难度,降低加工成本。     

阵面分布不均匀的相控阵天线维修优化模型

为解决大型相控阵天线维修成本高及维修时机难以确定、维修优化建模难度大、优化模型仿真计算困难等问题,提出一种基于区域量化的天线阵面维修优化模型。通过分析天线单元失效对天线性能的影响,建立了天线阵面的区域量化模型,将天线阵面的维修问题转化成多个子区域的维修优化问题。在此基础上,以使用可用度为约束条件、以单位时间维修费用最小为优化目标,建立了阵面分布不均匀的大型相控阵天线视情维修优化模型。算例仿真与分析表明,提出的模型真实有效、可行性强,能够很好地解决阵面分布不均匀的相控阵天线维修优化问题。     

波束折射模型在天线罩补偿中的应用

导引头天线罩的流线型结构对天线阵列造成了能量损失、角度检测误差等电磁性能方面的影响, 给制导性能带来严重损失。本文利用电磁波折射理论建立了波束指向偏移模型, 通过数学公式推导验证了该模型的合理性, 为角度检测误差补偿提供了理论基础。波束偏移理论和相控阵天线阵列测角原理的结合定位了阵列在有天线罩时检测角所对应的最大波束指向角度, 提升了相对于无天线罩时检测角误差的准确性。实验数据表明，所提方法所得到的误差角度补偿表将阵列角度检测误差从1°降低到可接受的0.1°以下的误差范围, 验证了该方法的创新性和先进性。     

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。     

基于遗传算法的相控阵随机馈相方案的优化

针对相控阵天线随机馈相方案的优化问题,提出了一种基于遗传算法的随机馈相方案优化方法,文中以一个泰勒幅度加权的线阵为例对随机馈相的数学模型进行了分析,并在此基础上,对提出的遗传优化算法进行了计算机仿真实验。仿真分析表明,优化后的天线方向图峰值副瓣电平得到了明显降低,算法具有良好的收敛性能。采用该算法对随机馈相方案进行优化设计,可以有效提高设计的效率和质量,因此值得在实际应用中加以推广。     

零点约束的有向阵元圆阵方向图最优综合

圆形阵列由于可实现全空间无模糊的波束扫描而得到广泛应用。给出了基于最小均方误差准则下有向阵元均匀圆阵的最佳方向图综合方法。在无约束和带零点约束两种情况下,分别给出了相应最优权值的求解公式。由于圆形阵列具有较高的近轴旁瓣电平,通过对主波束附近的旁瓣增加零点约束条件来达到降低近轴旁瓣电平的目的。研究表明,不同零点约束会对旁瓣电平有明显的影响,合适的零点位置能明显改善方向图的近轴性能。该方法简单易行,适合在圆形相控阵天线中使用。仿真给出了对近轴旁瓣电平改善最明显的零点位置。     

相控阵天线微流道液冷优化设计及性能研究

相较于风冷、相变等散热方式, 液冷具有稳定、效率高等优势, 是目前相控阵天线散热的首选方式。针对等截面平直流道相控阵天线冷却不均匀、收发(transmitting/receiving, T/R)组件温差大的突出问题, 与以往部件级热控设计方法不同, 本文首次提出了相控阵天线整机热控设计思路, 设计了变截面平直流道和双螺旋流道两种优化结构。仿真和实测结果表明, 双螺旋结构流道冷却效果最优, 优化后芯片最高温度降低了35.6%, T/R温差降低了51.8%。此外, 所提方法成功量化给出了流速对冷却效果的影响, 可有效解决大功率有源相控阵天线热控设计难题, 可行性和实用性强。     

一种反射面天线机电耦合分析的新方法

提出了一种反射面天线机电耦合分析的新方法.该方法基于反射面天线的结构分析,利用变形反射面单元的节点位移信息得到变形后的反射面的网格模型.在此基础上,通过使用物理光学法直接计算出变形反射面天线辐射场.该方法与现有分析方法相比,能够更真实地描述出天线变形对其电磁性能的影响.通过对7.3 m抛物面天线的仿真,验证了该方法的有效性.     

虚位技术对相控阵导引头探测性能的影响

为了研究相控阵导引头采用虚位技术后对导弹探测制导性能的影响,根据天线单元置相原理,分析了虚位条件下各天线单元的移相规律及波束指向误差产生的原因,建立了天线波束空间传播模型,根据向量空间关系推导了天线方向图数学模型,建立了子阵扫描条件下的子阵方向图表达式及综合因子方向图表达式,分析并说明了存在初始天线波束角情况下子阵扫描对量化副瓣的影响。仿真结果表明,虚位技术会带来波束指向误差,由于子阵扫描,子阵的零点位置与综合因子栅瓣位置基本重合,不会带来过大的量化副瓣电平。     

导引头共形相控阵天线新技术

研究了导引头天线新的发展方向-导引头共形相控阵天线。详细讨论了导引头共性相控阵实现的可能性,探讨了导引头共形相控阵天线的分析方法和综合方法,指出在导引头上应用共形相控阵不但能从根本上解决机械扫描天线的局限性,大大提高其扫描速度、扫描范围,而且在隐身、抗电子干扰、远距离目标跟踪、自我防御等方面也具有不可替代的优势。     

旋转相控阵雷达变数据率目标跟踪算法

旋转相控阵雷达由于天线面阵旋转和电子波束偏移限制,每天线周期有66.7％左右的时间不能照射到正在跟踪的目标,可连续取值的自适应变数据率跟踪算法不适用于旋转相控阵雷达.在Cohen研究基础上,提出一种离散取值的变数据率跟踪算法应用于旋转相控阵雷达目标跟踪.该算法在直角坐标系下进行运动状态估计,在球坐标系下计算跟踪残差,利...     

多输入多输出阵列目标方位估计方法

提出了一种主动阵列目标定向空时编码新构型,即多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)阵列。MIMO阵列发射不相关信号(正交信号),扫描向量是常规相控阵发射扫描向量与接收扫描向量的卷积,从而产生了虚拟阵元,扩展了阵列孔径,形成的波束图是常规发射阵波束图与接收阵波束图的乘积,因此主瓣更窄,旁瓣更低。两目标高分辨统计性能的仿真分析和实验研究表明,与常规相控阵相比,MIMO阵列具有更高的目标角度分辨率和检测性能。     

共置天线的分布式相参MIMO雷达布阵优化研究

多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）雷达与传统相控阵雷达相比,其最大优势在于由天线孔径空间卷积带来的更高的角度分辨力。将多部X波段相控阵雷达组成共置天线的分布式相参MIMO雷达可以实现更窄的波束宽度,但随之而来的是严重的栅副瓣问题。以降低MIMO雷达稀布阵旁瓣电平为目标,对共置天线的分布式相参MIMO雷达阵地布置进行优化。仿真试验结果显示粒子群算法应用到该最大最小问题是有效和稳健的。     

独立分量分析在相控阵雷达信号检测中的应用

相控阵雷达工作的环境日益复杂,分析了干扰、杂波环境下相控阵雷达接收信号的盲可辨识性,建立了目标信号的盲分离模型,在此基础上提出了小波变换与独立分量分析方法相结合检测目标的算法。该算法首先使用小波变换对相控阵雷达接收的回波信号作消噪处理,提高目标信号的信噪比,然后使用独立分量分析方法对源信号进行分离,提取相控阵雷达接收回波中的目标信号。仿真结果验证了算法的有效性。     

空空导弹平台相控阵导引头隔离度特性

为了满足空空导弹在跟踪高速大机动目标时对导引隔离度特性提出的严苛的要求,采取平台式相控阵导引头结构。提出的平台式相控阵导引头采用外框拉杆驱动、内框电机驱动的模型,并在此基础上建立了平台相控阵导引头的跟踪模型、隔离度传递函数模型,通过平台角速度前馈实现角速度解耦。研究了采用不同的前馈角速度提取点时对隔离度特性的不同影响。基于不同的隔离度模型研究了隔离度寄生回路稳定域分析和隔离度度寄生回路对制导系统的影响研究。通过上述研究,获得了平台相控阵导引头结构的数学模型,为后续工作奠定理论基础,验证了平台相控阵导引头结构方案具有与相控阵导引头相同的快速性,并且其隔离度水平为相控阵隔离度与平台隔离度的乘积,能够有效提高空空导弹制导精度。     

平台相控阵导引头寄生回路和制导性能分析

结合雷达相控阵波束控制原理和平台导引头稳定跟踪技术,完成了基于平台角速度前馈解耦的平台相控阵导引头(phased array seeker with platform, PASP)控制系统建模。根据前馈信号提取点的不同,完成了相应的隔离度传函与寄生回路稳定性研究。研究表明,与捷联结构相比,采用平台稳定结构能大大提高相控阵导引头的隔离度水平;采用稳定平台角速率陀螺输出作为相控阵前馈信息能够保证隔离度寄生回路具有较大的稳定域。考虑典型随机干扰,利用伴随法,完成了隔离度寄生回路对制导系统的影响研究。仿真结果表明,采用平台相控阵结构,利用角速率陀螺前馈的导引头方案能够有效抑制隔离度寄生回路对末制导系统的影响,获得较好的制导精度,与寄生回路稳定性分析的结果吻合。     

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。     

多通道相控阵自适应数字单脉冲合成方法

为了在有源干扰条件下对目标到达角精确估计,提出一种二维多通道平面相控阵雷达自适应单脉冲波束合成方法。利用平面相控阵方向图的正交性,沿阵列一个方向分别合成和子阵及差子阵,对子阵输出进行自适应处理,可以在其正交方向上形成零点,同时抑制旁瓣及主瓣干扰,并保证该方向上和、差波束不发生畸变,确保该方向的测角精度。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于极化状态配置的宽带相控阵极化控制方法

传统的固定极化状态存在交叉极化隔离度低且有效的扫描角度范围窄等问题,制约了相控阵雷达中极化信息的充分利用.为提高交叉极化隔离度,并解决宽带相控阵中波束方向图畸变问题,提出一种基于极化状态配置方法的宽带相控阵极化方向图综合方案.通过优化不同波束指向的极化状态,并利用有限长单位冲激响应(finite impulse res...