低旁瓣球面阵列的辐射特性

本文详细讨论了共形球面阵的副瓣特性。阵列单元位置是利用球二十面体几何形状形成的,具体给出了五边形观测角和六边形观测角两种极端情况的单元位置,对每种观测角计算了辐射方向图,这种方向图已考虑了单元极化的影响,单元采用的是交叉偶极子,并确定了把栅瓣幅度降低到指定副瓣电平的最小单元间距Δ。例如,对于指定低于-25分贝的栅瓣,要求Δ(?)0.9λ。栅瓣的具体值由副瓣电平的抑制情况决定。     

基于插值拟合的抛面共形阵盲极化DOA估计

共形阵的载体曲率形式复杂, 导致抛面共形阵的方向图指向不同, 而且不同天线单元的极化特性迥异。常见的圆柱阵、圆锥阵在同一母线上的极化分量是相同的，但是抛面共形阵的载体曲率是变化的，因此抛面共形阵的参数估计问题需要考虑极化分量的影响，导致无法直接用同一母线上阵元回波数据结合免搜索算法获得目标二维波达方向(direction of arrival, DOA)估计。首先，提出一种通过插值拟合思想将抛面共形阵带有极化参数的阵列流形拟合成无极化参数的阵列流形, 然后合理选择子阵对, 再利用旋转不变技术估计信号参数(estimation of signal parameters via rotational invariance techniques, ESPRIT)方法实现盲极化的DOA估计, 同时给出了经过插值拟合后的克拉美罗边界(Cramer-Rao bound, CRB)。最后仿真验证了方法的有效性。     

椭圆极化前馈抛物面天线的焦场分析

在大型反射面天线中,研究焦面场的分布对于合理设计与配置馈源或馈源阵列具有指导意义。采用物理光学法,推导了平面入射波为椭圆极化、斜入射时,前馈抛物面天线的焦平面、及与焦面平行的平面上的电场计算公式。并以我国计划建造的500 m口径球面反射天文望远镜(FAST)为实例,计算了其焦面场并得到结论:入射波的极化方式主要影响焦场的极化,而对场强分布影响不大。     

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。     

基于子空间原理的共形阵列多参数联合估计算法

由于共形载体表面曲率变化的影响,共形阵列流形中的信源方位与极化状态产生“耦合”,为多维参数联合估计带来较大难度。针对该问题,利用交叉电偶极子对天线单元在锥面和柱面载体上合理布阵,建立了其快拍数据模型,并提出一种信源方位和极化状态的联合估计算法。算法利用锥面和柱面等单曲率结构的特殊性合理设置坐标系,从而避免了多维角度搜索,有效降低了运算量,并且很容易推广到其他多种单曲率几何结构的共形载体中。Monte Carlo仿真验证了算法的有效性。     

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。     

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.     

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。     

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     

赋形卡氏天线主面变形的副面实时补偿

针对赋形卡氏天线主面变形导致电性能变差的情况,提出了一种通过实时调整副面位置对其进行补偿的方法。根据最小二乘法对赋形主面的母线离散数据进行分段抛物线拟合,用得到的一组标准抛物环面对变形后的主面进行最佳吻合,同时限定各抛物环面满足同焦轴约束。通过优化计算得出主面吻合参数,再根据主副面的匹配关系,计算副面的空间位置调整参数。将各工况下的副面调整参数存入数据库,实时调用以补偿主面变形。对某64 m天线进行了案例验证,得到了满意的结果。     

基于共形阵的角度和极化信息联合估计算法

针对复杂载体上共形阵列存在多极化接收和遮挡效应的问题,本文提出一种基于方向图矩阵重构导向矢量的改进极化多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法。首先对共形天线阵列进行建模,在获取各个阵元的方位和俯仰分量方向图数据后,将方向图数据分解并重构阵列的导向矢量矩阵,最后结合极化MUSIC算法进行波达方向(direction of arrival, DOA)和极化参数联合估计。相对于理论导向矢量的极化MUSIC算法,本文所提改进算法在解决了遮挡效应的同时具有更高的估计精度,并可有效降低运算量。仿真实验结果验证了这一结论。     

Analysis of electrical performances of planar active phased array antennas with distorted array plane

The influence of the distorted plane of the active phased array antenna on the electromagnetic performance is of great significance to the research on and development of the high-performance antennas. On the bent and bowl-shape distortion, the model is established of the relationship between the electromagnetic performance and the position error of the radiated elements. The method is presented of analyzing the far-field pattern of the distorted rectangular active phased array antenna. The analysis results of a planar phased array antenna with different distortions grades prove the validity of the model. Therefore, by the method, the antenna designers may set the reasonable requirement on the structural tolerance in manufacturing antenna.     

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...     

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...     

MIMO雷达稀疏阵优化设计

多输入多输出（multiple input multiple output, MIMO）稀疏布阵虽然可以获得最大的连续虚拟孔径,但在机载应用中无法进行规则的稀疏布阵。采用模拟退火算法,以MIMO接收端的虚拟收发联合波束为优化对象,对MIMO雷达的稀疏布阵进行优化设计。通过优化MIMO雷达的发射和接收阵元位置,可以在保持主瓣在不展宽的情况下获得更好的旁瓣水平,仿真结果验证了这一方法的有效性。     

基于区间算法的频控阵阵元位置误差分析

频控阵通过在各阵元的发射基频上引入一个微小的频率偏移, 可以产生距离和角度相关的波束，这使得频控阵在信息和信号处理中更加灵活。但是, 大多数文献在分析频控阵时, 都假设阵元位置是理想而无误差的。而在实际情况中, 阵元位置往往会存在制造误差, 这必定会让实际发射波束的各项性能指标偏离理论设计的性能指标。而目前，几乎没有关于频控阵阵列位置误差分析的文献, 因此迫切需要寻找一种对频控阵阵元位置误差进行分析的方法。提出一种基于区间分析算法的频控阵阵列位置误差分析方法，以分析各阵元位置误差对波束性能的影响。该方法首先假设各阵元位置误差在某个已知的区间, 然后通过一系列数值计算得到误差对波束性能影响的上界和下界, 最后通过仿真实验验证此方法的有效性。     

矩形平面稀布阵旁瓣电平的免疫算法优化

首次采用免疫算法对稀疏阵列的方向图综合问题进行了研究。针对矩形平面稀布阵的结构特点,推导了克罗内克积形式的位置阵列因子这一新参数,减少了运算量,提高了运算速度;并对免疫算法进行了改进,通过采用自适应克隆和高斯变异等操作克服算法搜索的盲目性,提高了算法的搜索效率。针对阵元位置分布和激励幅度的特点依次应用二进制免疫算法和实数免疫算法来优化矩形平面稀疏阵列的旁瓣电平,表明了免疫算法的灵活性和有效性;采用免疫算法的优化结果要明显优于采用基本遗传算法的,表明了免疫算法具有更好的全局收敛特性。     

单元极化对共形阵峰值副瓣电平影响的研究

本文研究了单元极化对共形阵副瓣电平的影响，运用一致性几何绕射理论给出了金属圆柱上任意单元极化辐射场的计算方法。对共形天线阵列的副瓣电平进行了仿真数值计算，得出了一些有意义的结论。