塔康相控阵天线相位校准算法

由于天线要形成旋转的9瓣心脏形方向图,工作中必须对控制天线辐射信号的移相器相位进行实时控制,而移相器的初始相位决定了天线方向图形成的准确性,因此塔康相控阵天线必须进行相位校准后才能正常工作.在对塔康相控阵天线方向图形成原理和天线相位校准方法进行分析的基础上,运用傅里叶变换理论和矢量叠加原理,提出了一种基于矢量叠加的相位校准算法.通过该算法可减少运算量,在保证相位校准精度的前提下,提高了相位校准速度,降低了对硬件平台的要求.实验表明:该算法合理有效、相位校准速度快、相位计算精度高,在塔康相控阵天线中得到了成功应用.     

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。     

基于反正切变换的相控阵天线相位校准方法

初始相位校准是影响相控阵天线工作性能的关键环节之一,为实现无人机微波着陆引导设备对飞行器的精确引导,需要对其相控阵扫描天线各阵元的初始相位误差进行精确估计与补偿.针对这一问题,提出一种相控阵天线初始相位校准方法.该方法在固定角度测量随阵元移相器相移值改变而变化的合成信号功率值,通过反正切变换建立初始相位误差与测得功率值的关系.对曲线拟合法、旋转矢量法以及反正切变换法的仿真及对比分析表明,反正切变换法的相位校准精度优于其他2种方法,并且工作时间缩短,从而验证了反正切变换法的可行性.     

用于高频地波雷达阵列天线的孤立大目标分层校准算法

高频地波雷达接收阵列不可避免地存在幅度和相位误差,这时天线方向图会产生歧变并使杂波对消算法失效。校准方法有采用辅助信源、建立阵列模型进行参数估计、利用噪声或杂波做为校准源等,缺点分别为成本高、实时性差、不能校准相位误差。针对以上问题,该文提出了孤立大目标分层校准算法。首先将阵列分成若干子阵,然后选取在空域和Doppler域都具有唯一性的大信噪比目标作为校准源,采用改进的噪声子空间拟合法或者相差校准法对各子阵的幅相误差进行校准,最后通过对各子阵误差矢量的融合得到统一的误差矢量,从而实现整个阵列的幅相校准。校准后阵列天线的幅度误差、相位误差和波束方向图旁瓣均显著减小。理论和实践都表明,孤立大目标分层校准算法比传统算法在实时性和精度方面都得到了大幅度的提高。     

基于差动电路结构的多级串联式数控移相器实现研究

移相器是无线通信系统和相控阵雷达接收机中的关键组件，用来实现信号相位的改变与均衡。提出了一种基于差动电路结构和RC元件的数控移相单元，该移相单元通过扫描脉冲控制差分对管轮流导通获取输出信号的相位差，改变RC元件参数可以调整移相数值。利用提出的数控移相单元构建了八级串联模型，实现了一种360°串联式数控移相器。Multisim软件仿真验证了数控移相单元设计的有效性，硬件实现测试结果表明：设计的多级串联式数控移相器工作良好，移相精度高，可达1.4°，实现了全周期范围内的相移控制。该数控移相器的实现为适时、灵活校准接收系统相位误差提供了重要的技术支撑。     

TD-SCDMA系统中阵列天线的校正算法

针对TD-SCDMA系统中阵列天线通道幅度和相位不一致会影响天线系统的性能这一现象,提出了一种在加入参考信号下,结合J.C.liberti算法对阵列天线通道不一致性的校正.算法通过计算参考信号的波达方向角估计值来校正阵列天线中各参数的不一致性,并通过波束形成算法,得到通道校正后的和差波束.仿真结果表明,算法一方面提高了波达方向估计值的准确性,另一方面改善了单脉冲和差波束的瞄准精度.     

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BST薄膜移相器的双频相控阵天线

为减小无源相控阵列天线的尺寸,提高阵列天线的转向能力,对以铁电薄膜移相器为移相单元的相控阵列天线进行了研究,提出了一种工作于15 GHz与18 GHz的双频1×4扇形微带贴片天线阵模型.该天线阵由共面叉指电容波导型铁电薄膜移相器、扇形微带天线及天线阵列组成.利用全波电磁仿真软件HFSS,通过改变钛酸锶钡(BST)铁电薄膜的介电常数,模拟加载不同偏置电压情况下BST薄膜移相器的相移特性,调试天线阵辐射转向角,实现了天线阵±22°转向,有效提高了天线阵列的转向能力.通过使用钛酸锶钡薄膜新型铁电材料,实现了天线阵列尺寸的缩小.     

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.     

悬置带状线T接头等效电路的提取

为了精确地设计移相器,基于带状线的物理结构和传输线模型,分别设计了单片耦合悬置带状线T接头和双片耦合U型悬置带状线T接头的等效电路,然后根据这些电路计算出T接头S参数的幅度和相位,并与Ansoft HFSS软件的仿真结果和实测结果进行比较,验证了文中所提出等效电路的有效性,为电调天线移相器的设计提供了准确模型.     

基于光纤的矢量和微波光子移相器研究

针对相控阵天线中几种微波光子移相器的实现方法进行了分析比较,重点对基于光纤的微波光子移相器原理进行研究,并在此基础上设计了实现方案,通过引入光可调定向耦合器和保偏光纤,降低了移相器的复杂性和相干干涉损耗,增强了移相器的可控性。并对光纤精度控制进行了分析,最后给出了基于4路保偏光纤的0°-360°移相器方案。该方案易于实现且有一定的新颖性。     

实现小相移数字式微带负载线移相器的一种新方法

提出了一种微带负载线移相器的新设计方法,构建了一种蝶形负载线移相器,实现传统设计方法无法实现的小相移(22.5°,11.25°,5.63°,…),可用于卫星移动通信系统中的低成本高精度的相控微带天线阵．研制样品实测结果证明了这一新设计方法的正确和可行性．     

微波移相器主体类型分析与铁电移相器电路设计研究进展

移相器作为一种可调控导引波输出信号相位的功能性器件,被广泛应用于波束形成网络、相位调制器、相控阵天线等电子、雷达、通信系统并对相关系统性能的优劣有着最直接的影响。因此设计出满足未来发展需求的,兼具高性能、稳定性、小型化、低成本的实用化微波移相器对于微波技术的发展至关重要。为解决当前技术所面临的发展瓶颈,实现相关技术革新,需从整体上分析各类移相器的技术概况、优劣势与发展现状,精确梳理移相器未来发展趋势,更好地将相关领域学术研究的最新进展融入移相器的设计。基于以上目标,对移相器的发展进行了较为系统的总结,分别介绍了铁氧体移相器、PIN二极管移相器、MEMS移相器、铁电移相器的移相原理与性能指标,重点分析了基于BST铁电材料移相器的微波电路设计,并结合相关技术趋势对BST铁电移相器的发展做出了一定的展望。     

GNSS自适应抗干扰天线阵相位中心校正

为在干扰环境实现实时精密定位、测距和姿态测量等应用,需要尽可能降低天线阵相位中心引起的误差。建立了抗干扰天线阵相位中心补偿模型,每个阵元视作多相位中心天线,推导了自适应抗干扰天线阵等效相位中心位置的计算方法,分析了抗干扰RTK系统中由相位中心偏移引起的误差。通过补偿载波相位观测量,实现了天线阵相位中心校正。仿真结果表明,GNSS接收机抗干扰天线阵等效相位中心的位置与干扰环境及所用抗干扰算法有关,不能通过预先建立固定查找表的方式进行补偿,只能根据抗干扰计算结果实时计算出等效相位中心位置,再补偿载波相位观测量。      

基于m/WH复合码DBF发射系统通道误差校正

提出了一种卫星通信多波束平面阵天线发射系统通道幅相误差星地环路校正方案.该方法在数字波束形成器之后,同时注入经过空域离散傅里叶变换的多路正交码信号作为校正测试信号,通过在地面关口站接收发射的信号,在基带校正算法单元利用并行信号处理技术同时得到多路射频通道的校正因子,并对得到的校正因子进行归一化处理,消除了对通道中非线性器件的影响.分别采用经过空域离散傅里叶变换的Walsh码和m/WH复合码作为校正测试信号验证了所提校正方案.仿真结果表明,当不存在同步误差时,2种方法都可以快速地校正通道的幅相误差;当存在同步误差时,采用m/WH复合码的校正方案具有更好的鲁棒性.     

基于电容电感移相单元的MEMS移相器

为减小基本结构开关线型微机电(MEMS)移相器的面积,提出了一种新型的基于电容电感移相单元的小型化3位开关线型MEMS移相器。该移相器用MEMS工艺制成的交叠结构的电容电感移相单元代替原始的延迟传输线,其90°移相单元的长度比传统90°延迟线的缩短近3/4,45°移相单元的长度比原始延迟线的缩短近1/2,有效缩小了移相器的整体面积。用HFSS(high frequency structuresimulator)软件进行了仿真及优化设计。仿真结果表明:在20GHz到40GHz频段内,45°移相单元的回波损耗优于-27.25dB,插入损耗优于-0.33dB;90°移相单元的回波损耗优于-26.25dB,插入损耗优于-0.51dB。在35GHz时,整个3位移相器能够完成0～360°、间隔为45°的移相,平均插入损耗为-2.63dB,回波损耗优于-15dB,平均相位误差为3.67°。根据仿真结果,所设计的MEMS移相器适用于35GHz小型化相控阵雷达。