带有扼流槽结构的共形波导缝隙阵列天线研究

设计了一款与圆柱面共形的宽边纵缝波导缝隙阵列天线,波导间采用扼流槽结构设计,抑制了表面波的影响、提高了天线增益。仿真结果表明:优化后的扼流槽结构可使共形阵列天线中间波导的互耦系数减小4.4 dB,两侧波导间的互耦系数减小3.6 dB;扼流槽结构参与了阵列天线微波辐射,提高了阵列天线的方向性;阵列天线的增益达23.3 dB,口径辐射效率达67.5%。实验结果表明,共形波导缝隙阵列天线实测增益达22.1 dB(含功分网络损耗1.1 dB),实测天线口径辐射效率达66.0%,功率容量达1.1 GW。实验结果与仿真结果基本吻合。

具有全向波束高增益的引信共形阵列天线

针对对地弹药引信天线不能满足宽落角探测需求的问题,提出一种基于共形阵列天线技术的宽波束产生方法,通过采用偶极子、微带天线阵列共形于引信风帽内腔表面,实现侧向全向辐射特性。该方法设计的天线可以随风帽的形状而改变,不占用其余空间。经测试验证表明该天线在H面具有全向辐射特性且增益较高。

Ku波段高增益波导缝隙阵列天线

文章设计了在Ku频段窄边开缝的行波阵波导缝隙天线。首先设计了单根的开槽缝隙天线,其增益可达23.69dB以上,在方位面波束宽度为1.4°,副瓣电平均低于-15dB。64根开槽缝隙天线组阵后能够在4%的带宽内实现增益大于41.88dB,波束宽度在1.4°左右,副瓣电平均低于-13dB。仿真与测试结果均可以表明,该天线能够在Ku波段实现高增益和低副瓣、指向性好,并具有低剖面的优点。

一种圆柱共形数字阵列天线波束跟踪与指向技术

针对圆柱形布阵的数字阵列天线,分析基于多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法的测角跟踪算法和基于线性约束最小方差(linear constrained minimum variance,LCMV)的波束指向算法,提出将2种算法联合使用的方法;并分析通道误差对MUSIC和LCMV算法精度的影响。结果表明,该方法为高速飞行器圆柱共形数字阵列天线工程化研制提供了理论依据。

毫米波宽带低副瓣波导缝隙阵列天线设计

本文提出了一种毫米波宽带低副瓣波导缝隙阵列天线。该天线分为上下两层,利用下层的功分器和反相器使电磁波从上层的辐射波导的两端向中心进行馈电,激励12个非均匀波导缝隙辐射单元。该天线呈中心对称结构,结构紧凑,并使得天线的方向图具有稳定性。在辐射波导中引入二阶短路金属阶梯,并且阵列的辐射单元采用非连续的双层缝隙,拓展了天线的工作带宽。所提出的加载二阶金属阶梯双层缝隙阵列天线的阻抗带宽达到16.3%(35.35~41.55 GHz),峰值增益为16 dBi,工作频带内天线的增益下降低于2.5 dBi,副瓣电平低于−20 dB。

大型星载Ku波段波导缝隙阵列天线—宽频带设计及热变形分析

高度计波导缝隙阵列天线是高增益、低副瓣天线子系统,其宽频带、窄波束等特点对天线设计将提出较高要求.天线阵面较大,在空间环境冷热交替的作用下会发生形变,因此,有必要研究形变对天线电性能的影响.本文采用天线阵分区馈电、波导中心馈电以及加载元件等技术,解决了天线宽频带设计问题,并针对热变形问题,提出一种分析天线热变形对其电性能影响的新方法.现已加工出8×10阵列天线实验件,实测结果表明,1.3以下驻波带宽为340 MHz,E面副瓣电平为-25.9 dB,H面副瓣电平为-27.2 dB,满足实际要求,验证了设计方法的有效性.

波导宽边缝隙天线的改进共形FDTD分析

本文提出一种改进的局部网格共形FDTD技术 (MLC FDTD)来分析波导宽边缝隙天线 ,包括辐射纵缝和辐射组合斜缝 .MLC FDTD不仅解决了局部网格共形技术的不稳定性因素 ,还针对缝隙边缘场的复杂性 ,部分修改电场的更新迭代方程 ,以提高计算精度 .此方法分析和实施都较简单 ,精度较高 .另外 ,本文是直接对工程中采用的圆头形缝隙进行分析 ,文中给出了等面积和等周长两种工程中常用的矩形头和圆头形缝隙等效方法的等效变换误差 ,结果表明 ,等面积等效的误差是很小的 .

锥面共形阵列天线实值盲极化DOA估计方法

将快拍数据协方差矩阵分裂思想引入到锥面共形阵列天线的测向中,提出了一种高效的锥面共形阵列盲极化波达方向(DOA)估计方法。该方法将子空间估计过程进行了实值化处理,通过子阵分割解决了协方差矩阵分裂引起的“镜像模糊”问题,同时,对参数估计的理论性能界进行了分析,推导了实值盲极化DOA估计的克拉美-罗界,并讨论了算法复杂度改善情况,在保证DOA估计精度的前提下有效降低了算法复杂度。仿真实验表明,所提算法在信噪比为10 dB时,估计精度与已有盲极化复值算法基本一致,而运算量仅为原算法的60%~70%,证明了算法的有效性。

X波段柱面共形基片集成波导纵向缝隙天线阵的实验

利用基片集成波导SIW(substrate integrated waveguide)技术设计了一款X波段柱面共形的SIW纵向缝隙谐振天线阵。通过分析柱面共形的SIW的传输特性,沿用传统矩形波导谐振缝隙天线阵的设计方法,设计了柱面共形的SIW纵向缝隙谐振天线阵。该天线具有传统的矩形波导缝隙天线阵主瓣宽度窄、方向图可以赋形、交叉极化电平低等优异特性,同时实现了天线的小型化、轻型化。由于基片集成波导完全集成于介质基片中,使得天线与平面电路的馈电连接变得非常简单,可以用微带直接馈电,减少了中间馈电电缆以及馈电转接头的损耗,从而使天线和平面电路的集成也成为可能。实验结果验证了这种设计方法的正确性。

共形波导场近似解及缝隙天线

把矩形波导一个宽面外突成均匀曲面构成的新波导统称为共形波导．利用金属波导边界条件、变分法、边界元素法构造这种新波导中主模场的一种近似解表达式，包括曲面横截线为对称、非对称圆弧，抛物线弧，双曲线弧，椭圆弧等．然后根据等效原理，推导非对称圆弧－矩形波导曲面上窄的纵向半波长缝隙的等效谐振电导的近似计算公式，给出计算曲线．这种解虽然是近似的，但却能解决这类共形波导缝隙天线的工程设计．

基于圆波导缝隙的双极化水平全向阵列天线设计

设计了一种具有水平全向辐射特性的双线极化圆波导缝隙阵列天线。利用双模式转换器馈电,以提供天线所需的TM01及TE01模式,并抑制波导内其余高次模和基模的传输;通过沿圆波导周向交错排列的矩形横缝及纵缝,分别实现垂直和水平极化;其中将横向矩形缝隙设计为平行双环结构来增加带内谐振点,进而拓展天线的工作带宽;此外,将两种缝隙沿波导轴向进行组阵,并在天线阵列末端设计了匹配结构用以减小TM01模式所带来的能量反射。仿真结果表明:该天线两种极化方式电压驻波比小于2的驻波带宽为2.75 GHz~2.95 GHz,并且整个工作频段内,两种极化方式下的增益均超过7.5 dB,水平面内不圆度小于1.8 dB,可适用于气象雷达领域。

一种基于z轴制约的圆锥面共形阵列天线阵设计方法

介绍了一种基于z轴制约的圆锥面共形阵列天线设计方法,适用于圆锥形表面的物体。该方法利用有序统计量的特性,对多径干扰和杂波进行了有效的抑制和消除,同时通过相干系数进一步对多径消除进行验证。

基于T型谐振器的抗干扰矩形波导缝隙阵列天线设计

介绍了一种抗干扰矩形波导缝隙阵列天线的设计方法,仿真、设计并加工了一款基于T型谐振器的四缝隙矩形波导缝隙阵列天线.通过在矩形波导下壁引入周期性的T型谐振器,有效提升了天线的抗干扰能力.测试结果表明,该天线的-10 dB阻抗带宽为10.3%(5.5~6.1 GHz),增益为11.5~12.8 dBi,天线效率为72.1%~87.3%.与传统矩形波导缝隙阵列天线相比较,本文设计天线在抑制频段7.9~9.6 GHz的抗干扰能力提升了32.2~69.3 dB,适用于多频段、多任务的无线通信、雷达系统等.

矩形波导缝隙阵列天线的快速综合算法

矩形波导缝隙阵列天线计算复杂,本文提出一种快速综合算法,充分考虑互耦的影响,并且可以对同相或不同相缝隙电压加权进行综合.首先在有源导纳法的基础上得出一个矩阵方程,互耦的影响和缝隙自身的影响分别可以用方程中的一个矩阵完全表示.分析矩阵的特性后,本文可将对面阵的综合转换为对每条波导上缝隙的综合,大大降低计算量.仿真实例验证了算法的有效性.

双极化赋形波束波导缝隙阵列天线研究

设计一种双线极化的赋形波束波导缝隙驻波天线阵,它是由两个极化相互正交的线阵交错排列组成的二维阵列。馈电网络通过采用等高不等宽的波导实现相位加权,通过改变缝隙倾角实现幅度加权,从而得到特定的赋形波束。馈电网络置于阵面背后,背馈方式的采用展宽了天线的带宽。脊波导的采用减小了波导的宽边尺寸,避免了栅瓣的出现,使天线结构更加紧凑。加工了天线实物,测试结果与仿真结果在赋形波束主瓣内吻合良好。

无畸变共形阵列抗干扰算法的降秩处理方法

基于一种实际需求的共形阵列天线结构,对抗干扰算法进行讨论分析,提出了一种无畸变共形阵列抗干扰算法的降秩处理方法。基于有向阵元模型对凸共形阵列天线的特性进行分析与建模,将共形带来的影响概括为一个共形因子对导向矢量进行修正,再针对滤波器系数加入额外约束以保证系统不会导致北斗信号产生畸变,同时实现干扰抑制并保证北斗信号精度。针对空时滤波带来的计算复杂度偏高的问题,给出了基于前述算法的降秩处理架构,并采用不同的降秩方法对其进行了分析,有效降低了抗干扰算法的计算复杂度,提高了系统的实时性能。

锥面共形阵列天线盲极化DOA估计算法

由于共形载体曲率的影响,共形阵列天线中各阵元单元方向图具有不同的指向,使得共形阵列天线具有了多极化特性(Polarization Diversity),为了描述共形阵列天线的多极化特性,通常在共形阵列天线的快拍数据模型中引入阵列入射信号的极化参数,因此共形阵列天线的DOA(Direction-Of-Arrival)估计需要与阵列入射信号极化参数联合估计.本文提出了一种盲极化DOA估计算法,通过在锥面共形阵列天线中设置三对特殊子阵,利用ESPRIT(Estimationof Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)算法,将入射信号极化参数与二维角参数去耦合,在入射信号极化参数未知条件下实现了高分辨DOA估计,并对估计性能进行了理论分析与推导,给出了参数估计的CRB(Cramer-RaoBound),通过Monte Carlo仿真实验验证了DOA估计算法的有效性.

共形阵列天线MUSIC算法性能分析

该文在建立了三维共形天线阵列流形的数学模型基础上,将经典高分辨波达方向(DOA)估计方法—多重信号分类(MUSIC)算法移植到共形阵列天线中;详细分析推导了MUSIC算法在共形阵列天线(锥面阵列、柱面阵列、球面阵列)中的估计方差、克拉美-罗界(CRB);通过计算机仿真试验对比MUSIC算法在面阵(均匀线阵、均匀圆阵)与共形阵列中的性能函数以及估计方差,给出了MUSIC算法在不同阵列形式中DOA估计性能的评估与比较,仿真结果显示MUSIC算法在不同阵列形式中的估计性能均随阵元个数以及信噪比的增加而变好,验证了理论分析的正确性。

平衡馈电基片集成波导缝隙阵列全向天线

基于基片集成波导技术与标准印刷电路板工艺,设计并实现了缝隙阵列全向天线。为展宽带宽,天线由两个相同子阵组成。采用带状线T型功分器和共面波导转接,实现天线的平衡馈电结构。测试结果与全波仿真结果表明,对称平衡馈电基片集成波导缝隙阵列全向天线具有良好的全向性,较高的增益,相对较宽的带宽和紧凑的结构。

共形阵列天线信源方位与极化状态的联合估计算法

针对共形天线阵列流形的特点,提出了共形阵列天线信源方位与极化状态的联合估计算法.算法的方位估计不需要信源极化状态的任何信息,估计精度高、分辨力强,在完成信源方位估计的同时,还可以精确的估计出信源的极化状态,不需要参数配对,实现了共形阵列天线信源方位与极化状态的联合估计.算法仅需要二维参数搜索,计算量比已有的联合估计算法小,且适用于任意共形载体,具有广泛的应用范围.对算法参数估计的理论性能进行了分析推导,给出了参数估计的CRB(Cramer-Rao Bound),并通过Monte-Carlo仿真实验验证了理论分析的正确性与算法的有效性.