基于连续横向枝节的波束扫描天线研究进展

近年来空天地技术飞速发展,大量不同轨道卫星与地面各种移动载体的实时高质量无线通信要求天线具有波束扫描性能,且易共形、重量轻、成本低、功耗小。与反射面和相控阵天线相比,基于平行板波导(Parallel Plate Waveguide,PPW)的连续横向枝节(Continuous Transverse Stub,CTS)天线较易于满足诸多要求。文章首先阐述了CTS天线及其扫描工作原理;然后对机扫和频扫天线的研究进展分别做了分析和总结,实现俯仰面机扫的方法有三种:移动馈源、可变倾角CTS天线和旋转加载在CTS天线上方的相移超表面。同时,整体旋转天线阵列还可进行方位面扫描,即实现二维机械扫描。最后指出CTS波束扫描天线所面临的问题、挑战和下一步研究方向。

基于共面波导的全角度频率波束扫描天线

为满足平面集成系统、雷达等领域对宽角度频率波束扫描天线的需求,提出了一种低剖面、小型化、全角度频扫天线的设计方案.天线通过在共面波导上刻蚀周期性孔阵列,形成人工表面等离子体激元结构,利用其高次模辐射的特性产生频率扫描波束.通过在共面波导一侧金属地上刻蚀周期性的梳状结构,并由共面波导为其馈电,产生低频反向端射波.仿真结果表明,天线在9.1~53 GHz频带内平均增益为12.75 dBi,频率波束扫描范围为180°.由于矢量网络分析仪频率量程限制,实测结果在9.1~40 GHz与仿真结果具有较好的一致性.该天线具有加工易、剖面低、成本低、全角度扫描的特点,为平面集成系统、雷达等领域宽角度频扫天线提供了一种新的设计思路.

扫描波束天线无相位近场测量技术

以寻找高频扫描波束天线近场测量方法为目的,提出了一种结合差分进化算法和迭代傅里叶变换算法的双平面无相位近场测量方法.首先用线极化探头在近区采集正交方向切向场幅值信息;其次使用差分进化算法寻找合适的初始迭代相位;再利用迭代傅里叶变换算法对一扫描面上的相位进行还原;最后使用采样幅值和还原相位结合近远场变换理论求得天线远场方向图.为验证方法可行性,以对称振子天线阵为模型,对不同扫描角时的测量过程进行仿真,均获得良好结果.

基于微机械工艺的60 GHz波束扫描天线阵（英文）

提出了一种应用于高速率无线通信的基于微机械工艺的波束扫描天线阵.基于微机械工艺的空气填充的同轴线结构能提供低损耗的矩形微同轴传输线和馈电网络设计.设计的传输线仿真和测试插入损耗均小于0.18 dB.仿真和测试结果吻合良好.波束扫描天线阵的尺寸为17.5×14.5×0.42 mm^3,-10 dB带宽为10GHz(55~65 GHz),其带宽覆盖60 GHz标准的全频段.波束扫描角度分别为±35°和±11°.在60 GHz中心频点,增益分别为11.8 dBi和12.1 dBi.

基于有源频率选择表面的波束扫描天线设计

为减少使用的有源元件数量,本文提出了一种新型的基于有源频率选择表面的波束扫描天线。该天线由简单的单极子天线和10列频率选择表面组成,其中单极子天线作为辐射源放置在频率选择表面所构成的圆柱中心位置。通过控制所加载PIN二极管的工作状态,可将重新配置天线波束。整个天线尺寸为0.35λ_(o)×0.35λ_(o)×0.98λ_(o)(λ_(o)是自由波长)。实测结果表明,所设计的波束扫描天线的工作频率为2.45GHz,主波束可以实现在整个水平面的扫描,扫描精度为36°,并且天线在整个工作频段内的增益都大于6dBi,峰值增益是7.95dBi。该波束扫描天线可用于智能通信系统中。

方位扫描SAR区域成像研究

研究在SAR区域成像中,通过天线波束方位扫描扩大成像区方位宽度的机理以及信号处理方法。首先描述天线波束扫描的几何关系,推导出为达到要求的成像分辨率以及成像区方位宽度所需的天线波束扫描角速度和扫描角度的计算公式。分析了成像区位置与载机航迹的几何关系。然后讨论方位扫描SAR区域成像信号处理方法,并给出系统点目标响应仿真结果。最后,用试飞实测数据成像做了验证。

一种面向多平台的相控阵天线波控系统设计

近年来相控阵天线在机载、舰载、弹载等平台上均有广泛应用,主要用于实现雷达、测控、电子战、卫通、数据链等功能,天线阵列规模从几十阵元到上千阵元不等。波束控制系统作为相控阵天线的控制中枢,主要完成相控阵天线波束扫描控制、收发状态切换、频率切换及状态监控等任务。随着工作频段提升以及对低剖面、智能蒙皮等先进天线的需求响应,相控阵天线波控系统需要在集成度、实时性、兼容性等方面进一步优化改进,而目前常用的波控系统通常采用DSP+FPGA结构设计方案,其体积大、功耗高、温度适应范围窄,已不能满足当前的发展需求。

电控天线阵在机载干扰系统中的应用

介绍一种用于某机载干扰系统的电控天线阵。该阵采用大功率、低损耗PIN开关对天线波束予以控制,扩大了空域的覆盖面,提高了该系统干扰侧向目标的能力。

ENLARGING SAR PATCH-MAPPING AREA BY ANTENNA BEAM SCAN

The approach for enlargement of SAR patch mapping area by antenna beam scan is investigated, which serves for moderate fine-resolution mapping of medium-sized terrain patches. The scanning angular velocity and the scanning angular scope are determined respectively. The angular velocity of the scanning antenna is controlled to scan over just one azimuth 3 dB beam width in the time interval during which the radar platform moves over one synthetic aperture length determined from the desired cross-range resolution, radar wavelength, nominal slant range, and squint angle. The scanning angular scope is mainly determined by the azimuth width of the terrain patch, nominal slant range, squint angle, platform velocity, and azimuth beam width. Finally, the related experimental results of an airborne SAR are presented. The linear range-Doppler algorithm is employed in image formation after motion compensation is conducted to remove the effect of transnational motion of the radar platform relative to the map center.

一种基于离散实镜像理论的修正物理光学法在金属平行板内嵌电大尺寸结构中的应用

传统的物理光学法(PO)能够方便高效地处理开放空间中电大尺寸结构的电磁散射问题,并且通常能获得较好的精度。然而,对于电大尺寸结构内嵌在金属平行板之间的这种特殊问题,传统的PO方法不再适用,而采用全波分析方法来处理往往需要消耗巨大的计算资源。该文在离散实镜像理论的基础上,提出了一种修正的物理光学法(DRMI-PO),基本思想是先将金属平行板间的激励电磁流展开为傅里叶级数,再对级数的每一项分别应用2维物理光学法求解场,最后把所有求得的场解作线性组合。与多层快速多极子(MLFMA)的全波方法相比,DRMI-PO在解决该类特殊结构的电磁仿真问题时能在保证足够高精度的同时大幅度提高计算效率;作为应用实例,对两种不同极化方式的太赫兹波段扇形波束扫描天线分别进行了DRMI-PO数值仿真与实验测试,结果表明仿真和实验得出的天线方向图吻合较好,从而证实了DRMI-PO方法的有效性。

汽车防撞雷达

汽车防撞雷达可以探测雷达前方的汽车和高速公路上的车况，可实现车辆“接近靠警”和“自动防撞”，可以在夜间及恶劣气象（大雾、雨雪）条件下工作。因此汽车雷达的出现为减少汽车交通事故提供了保障。提高雷达火线分辨率和实现天线波束扫描．可进一步实现路况显示及至自动防撞和自动驾驶．