X波段双极化Van Atta微带天线阵研究

利用双端口双极化微带天线阵元设计了一种中心频率在9.5 GHz的四元Van Atta平面阵,双端口双极化微带天线阵元采用双层介质口径耦合馈电技术。利用高频电磁仿真软件HFSS对阵元及阵列模型进行仿真分析,结果表明:以来波方向-35°,-5°,15°为例,所设计的Van Atta阵双站RCS在-35°,-6°,13°方向达到最大,阵列反向性良好;单站RCS值在-40°~40°来波角度范围内变化小于3 d B,且在前向半空间均大于均匀阵的RCS值,并克服了均匀阵的零陷限制。     

八木微带圆极化天线的研究与设计

对八木微带天线进行了研究。通过Ansoft HFSS仿真软件设计了一种宽带宽波束圆极化八木微带天线,在中心频率上实现了波束由侧射向端射偏转26°,频率带宽达800 MHz,0 dB主波束宽度为110°;采用Wilkinson微带功分器产生两路幅度相等相位相差90°信号对天线进行馈电,实现了圆极化。同时研究了在保持天线良好性能的前提下,结构的变化对于主波束偏转角度的影响。     

一种波束展宽的宽频带圆极化微带天线的设计与制作

文章设计了一种波束展宽的宽频带圆极化微带天线。天线单元采用层叠结构的形式实现宽频带,通过在天线四周加导电墙并改变地板尺寸展宽微带天线的波束宽度。主要研究了改变导电墙高度以及地板大小对天线的半功率波束宽度以及低仰角增益带来的影响,通过仿真优化,这种方法可以将天线的半功率波束宽度从68°提高到100°,同时仰角30°增益从0.01 dB提高到2.4 dB。加工制作了相应的微带天线,测试结果表明该天线具有频带宽、低仰角增益高以及波束宽度宽的优点,与仿真结果吻合较好。     

8元宽频带圆极化微带天线阵的设计

采用空气夹层的双层圆形微带贴片结构,通过Wilkinson功分移相器进行馈电,设计了宽带圆极化天线单元以及8元圆极化微带阵列天线,并加工制作了天线阵实物。实测结果表明:该阵列天线在2.0 GHz～2.5GHz频率范围内,圆极化轴比小于3 dB,回波损耗小于-10 dB,增益大于12 dB,满足S频段卫星测控系统天线的指标要求。     

刚性球上圆阵波束设计及性能仿真

分析刚性球对圆阵响应的影响。设计两个特征波束形成阵列,推导了阵列白噪声增益和指向性指数的定量表达式,并和延迟求和波束形成阵列以及不存在刚性球时的白噪声增益和指向性进行了对比分析。仿真结果表明,所设计的两个特征波束形成阵列具有频率不变的指向性,但在低频段牺牲了阵列的鲁棒性;延迟求和波束形成处理在整个频率段具有较好的鲁棒性,但随频率的降低其波束指向性下降。刚性球可以改善阵列的鲁棒性,并能提高延迟求和波束形成阵列的指向性。     

新型电磁带隙结构加载的微带天线阵

研究了以EBG结构为衬底的微带天线阵。将EBG结构置于微带天线阵的底部取代微带天线阵列的金属底板,不仅能增加天线带宽,还能提高天线阵的增益。测试结果表明,天线单元带宽从3.81%提高到8.86%,在工作频带内天线阵增益都在10dB以上,同时天线单元间的耦合系数也得到有效降低。     

利用超材料减缩微带阵列天线RCS

为了减缩微带阵列天线的带内雷达散射截面,设计了一种EBG结构的吸波超材料,从导纳圆图分析了其吸波机理。其厚度为0.3 mm,吸波率达到99.9%,将其加载于微带阵列天线贴片周围。仿真结果表明:阵列天线各个阵元的回波损耗和天线增益基本保持不变,在5.44~5.85GHz间法向RCS减缩达到3 d B,最大减缩达到16.1 d B。单站RCS在-40°~+40°角域、双站RCS在-90°~+90°角域得到了减缩,证实了该吸波结构有良好的吸波效果,可以用于微带阵列天线带内隐身。     

双频带圆极化紧凑型微带贴片阵列天线设计

利用旋转馈电方法设计双频带圆极化的微带贴片阵列天线。该阵列包括四个金属微带贴片单元与一个金属微带矩形环。每个贴片单元为侧边单点馈电的切角矩形,且关于中心旋转对称。矩形环被放置在阵列中心,与四个贴片单元通过四条微带线相连。该中心矩形环既充当了馈电网络,为阵列提供了产生圆极化波所需的递增相位,又参与了辐射,提高了阵列天线的辐射性能。由于采用了矩形环馈电贴片单元的方式,该阵列只需单层介质板,具有结构紧凑的优点,而且在两个频段内实现了圆极化辐射。经加工、制作并进行测试,该阵列的-10 d B阻抗带宽分别为5.17 GHz~5.59 GHz和5.99 GHz~6.27 GHz,3 d B轴比带宽分别为5.19 GHz~5.49 GHz和6.1 GHz~6.18 GHz。     

单通道相控阵雷达及类波束形成技术

针对常规相控阵雷达的馈线网络小型化问题以及由发射高增益定向波束引起雷达信号被截获概率较大的问题,提出了一种新的相控阵雷达系统。该系统的馈线网络中仅有一个带移相器的收发共用通道,在时序控制模块的控制下贯续接入各收发共用的阵元进行发射信号馈送或信号接收,同一时刻只有一个阵元与通道连接。基于此系统提出了类波束形成的概念与技术,通过各阵元依次发射时间分集的脉冲信号形成类发射波束;各阵元依次接收这些脉冲信号并进行相干脉冲积累以形成类接收波束;并通过控制移相器的相移量以及通道切换时间形成各阵元间发射或接收的相位差进而控制类波束的最大指向。仿真分析证明了该系统能以较小的硬件规模在不形成高增益定向波束的前提下具有与常规相控阵相当的性能。     

基于自适应算法的锥面共形天线阵列方向图综合

以弹载共形相控阵雷达导引头天线为应用背景,将共形天线技术与自适应阵列处理技术相结合,通过欧拉坐标变换,建立了基于有向阵元的锥面共形天线阵列方向图模型,应用了一种基于最大信噪比准则的自适应算法对锥面天线阵列进行了方向图综合。该算法通过对副瓣区域干扰信号的迭代得到一组最优复加权矢量,仿真结果表明该算法可以在三维空间实现对主波束指向以及副瓣电平的控制。     

基于改进粒子群算法的MIMO雷达布阵优化

针对MIMO雷达收发阵列在给定阵元数和阵列孔径下的布阵优化问题，将一种改进的粒子群算法———二分粒子群算法用于非均匀对称直线阵的旁瓣优化。该算法以MIMO雷达联合收发波束为优化对象，对MIMO雷达发射和接收阵列同时进行了布阵优化。仿真实验表明，当阵元数和孔径大小确定时，该算法可以在保证主瓣不展宽的情况下，将旁瓣峰值控制在－21dB以下，且与现有方法的相比，收敛速度更快。该算法在MIMO雷达设计方面具有一定的理论参考意义。     

基于粒子群算法的宽带真延时平面阵列方向图综合

针对大阵元间距平面阵列方向图综合问题,提出基于粒子群算法的宽带真延时平面阵列方向图综合方法。该方法根据真延时条件下阵列方向图主瓣和栅瓣指向的特点,采用宽带真延时抑制阵列方向图的栅瓣；利用粒子群优化算法优化阵列结构,得到具有较高主副瓣比的平面阵列方向图。通过对8×8的矩形平面阵进行仿真,验证了所提方法的有效性,在此基础上,还仿真研究了该方法对栅瓣的抑制性能与信号带宽之间的关系。     

一种基于虚拟阵元的超波束形成方法

针对超波束形成方法(Hyper Beam-forming,HBF)在实际应用中的不稳定问题,依据阵元间协方差矩阵同一斜对角线上不同元素具有相同相位差的特点,提出了一种基于虚拟阵元的超波束形成方法(Hyper Beam-forming Based on Virtual Array Element,VAEHBF)。该方法按互相关法对接收阵进行虚拟扩展;按HBF思想分子阵分裂波束形成;对分裂波束形成结果进行合成,得到改善的超波束形成结果。数值仿真和实测数据处理结果表明,相比HBF方法,该方法通过对接收阵进行虚拟扩展,在保持分辨力不变的情况下,可进一步提高合成波束增益,对信噪比的适应能力得到了3 dB提高,提高了HBF的目标检测性能及方位估计能力。     

X波段雷达前门防护技术研究

为了提高X波段雷达的带外抑制能力,在传统方形环孔的基础上,设计了一种新型带通FSS单元。运用谱域法对这种新型单元的传输系数进行了数值计算。计算结果表明:该新型频率选择表面(FSS)的工作带宽为8～12 GHz,该新型单元具有极好的角度稳定性。入射角度φ从0°到90°变化时,工作带宽漂移量不超过100 MHz;入射角度θ从0°到45°变化时,工作带宽漂移量不超过400 MHz。应用于X波段(8～12 GHz)雷达天线上,可提高其带外抗干扰的能力。     

从一枝独秀到群雄并起——舰载相控阵雷达发展综述

有源和无源相控阵雷达的选择相控阵雷达又称相位阵列雷达,是一种以改变雷达波相位来改变波束方向的雷达,因为是以电子方式控制波束而非传统的机械转动天线的方式,故又称电子扫描雷达。相控阵雷达在传统雷达天线面的面积上可安装成百上千个阵元,任何一个阵元都可收发雷达波,而相邻的数个阵元即     

分布式MIMO数字阵列雷达多目标定位

为了充分发挥相控阵雷达探测波束的方向性和分布式多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达空间分集增益和结构增益在目标定位上的优势,提出了一种分布式MIMO数字阵列雷达模型并对其多目标定位方法、搜索复杂度和分辨力进行了研究。建立了分布式MIMO数字阵列雷达的观测模型;依据最大似然估计给出了目标定位的搜索方法并计算了搜索复杂度;并利用模糊函数对分布式MIMO数字阵列雷达的分辨力进行了仿真分析。研究结果表明:与常规分布式MIMO雷达相比,分布式MIMO数字阵列雷达子阵波束的方向性可以降低目标定位时的搜索复杂度,缩小距离和角度联合模糊带的长度;与常规相控阵雷达相比,分布式MIMO数字阵列雷达的结构增益可提高目标分辨力。     

一种能产生扇形波束的赋形抛物面天线

通过数值计算和实验发现:过抛物面顶点将抛物面平分成上下相等的两部分后,将下部分抛物面绕顶点向上旋转一小角度后形成的新天线(由上下两部分组成),可产生扇形波束.馈源方向图为cos3θ、口径半径为0.8m的赋形抛物面E、H平面的半功率宽度分别可达到1.2°、5.6°,而E、H平面的副瓣电平分别为-19.00 dB、-14.85 dB.     

新型频率选择表面加载双极化超宽带紧耦合阵列天线

为使紧耦合阵列天线在超宽频带内实现电磁性能更佳、辐射性能更稳定的目的,提出一种新型条形频率选择表面宽角阻抗匹配层加载的双极化超宽带紧耦合阵列天线。通过高频仿真软件CST周期边界条件对阵列单元截断并进行研究分析。掌握阵元阻抗和辐射等电磁性能后,优化设计并加工出一个6×6单元的阵列天线进行实际测量。测量结果表明,该天线在2~12 GHz的频带内驻波比均小于3,驻波比带宽为10 GHz。带内辐射特性稳定,主瓣电磁能量集中,交叉极化小。工作频带内,最大增益可以达到13 dBi。该阵列天线可应用于超宽带相控阵天线领域中。     

基于失效阵元位置优化的天线方向图重构

阵元失效会破坏雷达阵列响应,为降低影响,利用遗传算法以失效位置为优化对象,以副瓣和波束宽度为约束标准建立优化模型,同时结合FFT快速算法以提高运算效率。仿真结果表明,遗传算法显著提高了阵列方向图的主副瓣比,能很好地解决大型阵面的阵元位置寻优问题。     

探针加载的具有倾斜波束的测控天线的设计

为了实现对飞行目标的测控跟踪,设计了一种基于探针加载结构的具有倾斜波束的测控天线。该天线通过在圆形金属贴片上加载短路探针实现了波束调控。结果表明,该天线中心谐振频率为4.7GHz,在4.38GHz~4.9GHz频段范围内回波损耗小于-10dB。在水平面准全向辐射,在垂直面50°方向实现最大波束指向,可以满足对飞行目标的测控跟踪需求。该天线具有结构简单、波束调控易实现、剖面低等优点,在测控通信中有广泛的应用前景。