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.     

基于矢量平均的相控阵天线校准方法

提出了一种适合于工程应用的新的相控天线校准算法——矢量平均法,通过一个8单元的线阵验证了该校准方法的正确性,并给出了该校准方法与常规FFT校准方法的实验结果对比情况.结果表明,在大动态下该方法具有更高的校准精度.     

全相位算法在相控阵天线幅相校正测量中的应用

相控阵天线波束的精确指向对各阵元通道幅相一致性提出了很高的要求,在实际的相控阵天线系统中,各阵元通道幅度和相位不可能完全保持一致,需要对阵列通道幅相误差进行实时地监测和校正。阵列单元校正的本质是对通道幅相误差的精确测量或估计,在现有幅相测量方法的基础上,提出一种全相位时移相位差算法。该算法需对存在时移关系的两输入序列分别进行全相位FFT,直接取主谱线的相位值无需校正即可得到输入信号的中间点相位信息,利用两序列主谱线的相位差求解信号的幅度值。由于全相位FFT具有"相位不变性",此方法能够很好地抑制频谱泄漏。仿真结果表明,该方法可有效避免第一类相位差法在不同步采样时误差较大的情形,测量结果明显优于第一类相位差法。     

提高相控阵天线波束指向精度的方法

针对相控阵天线波束指向受数字移相器量化相位影响而偏离预定指向的问题，从理论上研究了二可能值法对相控阵天线波束指向的影响，并导出有效实用的理论公式。计算结果表明，本文所给出的理论公式是正确和有效的。     

基于超宽带技术探析相控阵天线单元移相量测

在实际的使用过程中,相控天线不容容易拆分,一定程度上增加了相控天线测试的难度。相关工作人员设计了一种基于超宽带技术的相控阵天线单元相量测试方法。这种方式主要是通过超宽带信号回馈到天线单元中,然后实现对相关的信号的输出,有效的减少了测量的误差。本文主要通过对基于超宽带技术探析相控阵天线单元移相量测进行研究分析,有效的证明此种方法的合理性。     

基于相位交织的相控阵雷达通道幅相误差在线监测和校正方法

针对相控阵雷达天线通道间存在幅度和相位误差,使得天线系统性能恶化的问题,该文采用一种相位交织算法实时提取一维相控阵雷达天线阵元幅度相位值,实现了天线性能在线监测和校正;并利用提取的阵元幅相信息形成方向图,根据波瓣统计特征,对天线性能进行评估。仿真和试验数据验证了该文方法是有效可行的。     

一种光源调频的相位生成载波的反正切解调方法

提出了一种将激光光源进行AD转换并与干涉信号相除以消除伴生调幅的相位生成载波的数字化解调方案,对消除伴生调幅后的信号进行了反正切PGC算法和微分交叉相乘PGC-DCM算法的对比研究,仿真实验表明:反正切PGC可以检测到更低频率的信号,而且算法耗时低,具有更高的实时性.     

基于超宽带技术的相控阵天线单元移相量测试

针对不便于拆卸和分解的相控阵天线单元,设计了一种基于超宽带技术的相控阵天线单元移相量测试方法。将ps级的超宽带信号耦合馈电到天线单元上,通过采样接收输出信号来测试天线单元移相状态,利用时间窗技术对接收信号进行处理,使测试误差减少了一个量级。搭建了超宽带时域测试系统,对相控阵天线单元移相量进行了测试,测试误差在±0.5°,证明了该方法的有效性。     

基于GPIB的有源相控阵天线自动测试系统

针对大规模有源相控阵天线中的通道数量多,测试工作量大的特点,设计了一种基于GPIB的自动测试系统,可对有源相控阵天线通道幅相特性进行自动化测量.与手动测试方法相比,本系统大大提高了有源相控阵天线通道测试的效率和准确性,实现了测试数据格式化存储,方便雷达波控系统利用测试数据做进一步的通道幅相校准.实际应用表明,该系统运行稳定,可靠性高,能够满足实际工程的需求.     

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。     

大口径宽带数字延时相控阵天线

不同于窄带相控阵天线,空间色散和时间色散是大口径宽带相控阵天线需要解决的2个主要问题。文章采用了子阵加数字延时滤波器的整体结构设计,把大口径阵列划分为很多个较小口径的子阵,并采用传统窄带相控阵天线加权方法,完成子阵的波束合成;子阵间的波束合成,则采用数字延时滤波器实现。在介绍了子阵划分方式的基础上,对延时滤波器的时域设计方法进行了阐述和分析。通过延时滤波器仿真,证明了滤波器设计方法的正确性;通过系统方向图仿真,证明了子阵加数字延时滤波器的设计方法,克服了空间色散和时间色散问题。     

Beam shaping with limited amplitude weight values for satellite active phased array antenna

针对星载DBF有源相控阵天线发射波束赋形的实际需要,提出了一种基于有限幅度加权的波束赋形方案。采用双重编码遗传算法实现了该方案。分别采用有限位长度的二进制编码和实数编码对阵列加权矢量的幅度和相位进行编码,使得阵列加权矢量的幅度仅在几个离散的台阶上变化,限制了阵列加权矢量幅度的动态范围,该方案在方向图旁瓣和功率放大器的效率之间取得了折衷,更适合于实际应用。与复数编码遗传算法相比,在保持最优解的精确度的同时,由于幅度维上搜索空间的减小,加快了算法的收敛速度。为了进一步提高算法收敛速度和避免算法“早熟” ,提出了一种基于”物种多样性“选择保留策略,并对算法采用了自适应交叉和变异概率,使算法更有把握得到全局最优或准最优解。     

相控阵天线阵面通道故障数量预测方法

为预测定期维修条件下相控阵雷达天线阵面通道故障数量,提出一种改进的GM(1,1)方法。分析了传统GM(1,1)方法在预测天线阵面通道故障数量时存在的问题,针对天线阵面通道故障历史数据的波动性,通过滑动平均法对数据进行预处理,改善了原始数据用于灰色预测的适应性;针对固定背景值不能反映数据波动规律的问题,通过引入自适应算子对背景值进行重构;针对预测过程中的数据不便更新问题,引入新陈代谢方法对模型的初始数据进行更新。建立了改进GM(1,1)模型,给出了具体的计算步骤,并通过实例仿真与算法比较,验证了所提预测方法的有效性。     

多波束阵列天线系统信道校准方法

基于Butler矩阵多波束天线系统实现蜂窝小区覆盖的基本原理和对多波束相关系数与阵列单元间距关系的研究,提出了在天线方向图矢量中引入窗函数和改变阵列单元间距的方法以改进系统的性能.针对无线信道衰落特性的不确定性以及Butler矩阵多波束网络的随机误差,给出了一种多波束阵列天线幅相误差的改进校准方法.该方法采用非正弦信号AC(alternating code)码作为正交编码信号集,发送一组正交编码信号到多波束阵列天线,接收端相干检测并以向量的形式累积,通过正交编码矩阵的逆矩阵解码得到校正因子,利用校正因子对Butler多波束天线的幅相误差进行修正.仿真结果表明该校准算法准确、有效,经幅相误差校准的多波束阵列天线可以实现小区的多波束覆盖.     

用于相控阵雷达的新型铁电移相器

研制了一种用于相控阵雷达的新型铁电体陶瓷移相器.利用四级阻抗匹配技术有效解决了铁电体陶瓷移相器中高低介电常数材料间的匹配问题,设计出了移相器的整体结构.研制出了BST基铁电体陶瓷材料,其介电性能的静态介电常数为98～100(3.2 GHz)、高频损耗为0.004 7(3.2 GHz)、调谐率约为15%(E=5 kV/mm).利用上述材料实现了铁电移相器的制备.实验结果表明:当外加偏置电压为12 kV时,该移相器可实现360°相移,在10%带宽内驻波比小于1.35,移相器损耗小于3.5 dB,功耗小于0.4 W.     

风廓线雷达有源相控阵天线的设计与实现

为了在气象雷达设计中使有源相控阵天线的性能与成本最优化,采用400个交叉极化半波振子作为天线辐射单元,提高了天线的效率和可靠性,获得了低副瓣天线性能.采用20个发/收模块组成的固态有源阵,减少了内部发热,可以采用自然风冷,降低了对发射机散热系统的要求;采用40个一分二十功率分配器和一个功率合成器,减少了馈电网络的传输损耗.结果表明,设计出的有源相控阵天线满足了风廓线雷达的总体要求.     

基于超声相控阵的机器人避障设计

对机器人避障系统的超声相控阵进行了二维相控阵设计,给出了一种聚焦扫描的新方法,分析了回波信号。通过对前方[WTBX]m*n[WTBZ]个点的聚焦,实现了对前方环境中障碍的实时探测。     

基于小波变换的传声器阵列语音增强方法

针对现有的基于传声器阵列语音增强算法的局限性，并考虑到入耳听觉感知模型，提出一种将延迟-求和波束形成技术和小波变换技术相结合进行语音增强的方法，该方法首先利用延迟-求和波束形成技术将阵列中各个传声器接收到的信号进行时间延迟补偿，并对各通道信号相加-平均，消除一部分不相干或弱相干噪声；然后再利用小波变换技术进一步去除噪声，计算机模拟结果表明，该方法具有良好的消噪能力。     

超声相控阵系统中高精度相控发射的实现

相控阵超声发射波束形成中的关键环节是对各阵元的发射相位延时进行精确控制。提出了一种新颖的高精度相控发射电路,它采用波形激励方式,通过D/A转换器将任意复杂的数字波形转换成模拟信号,经放大驱动后激励各阵元发射超声。以波形激励为基础,采用D/A输出时钟和直接数字频率合成(directdigitalsynthesis,DDS)技术相结合的方法实现了高精度的发射相控延时。基于D/A输出时钟的相控发射粗延时分辨率为15ns。基于DDS的相控发射细延时可达到1.41°的相位分辨率,对应3.096MHz发射信号下1.25ns的相位延时。实验表明,该相控发射电路能够达到很高的相控发射精度。