单参考阵元旋转电场矢量法校准相控阵天线

针对经典的旋转电场矢量法仅适用于校准小规模相控阵天线的不足,提出了一种适用于校准大规模相控阵天线的改进旋转电场矢量法。该方法选取单个阵元作参考通道并依次选取其他阵元作测试通道。通过测量这两种通道的合成电场幅度完成相控阵天线的幅度与相位校准。实测结果表明,该方法得到的校准数据具有较高的精度,可用于补偿大规模相控阵天线且能获得优良的远场方向图。

相控阵天线热真空试验控温方法

在相控阵天线的热真空试验中,天线的辐射散热器不参与试验。为保证地面试验温度状态与在轨飞行状态一致,文章提出采用液冷板、并结合真空容器内辐射热沉和传导热沉对相控阵天线进行控温的方法。热真空试验结果表明,相控阵天线控温状态良好,温度波动在±0.8℃之间,满足天线温度波动<2℃的要求,达到了地面热真空试验考核的目的。

基于多线程消息框架的相控阵天线测试系统优化设计

相控阵天线测试是天线研制生产过程中必须的一个环节。为解决现有某型号相控阵天线方向图测试时间长的问题,根据测试方向图所处理指标要求、波控指令发送以及测量仪表数据采集特点,对测试方法、流程、时序进行重新合理设计,提出了一种基于多线程消息框架的测试系统设计方法,得到了一套效率更高的相控阵天线测试系统。文中详细介绍了相控阵天线测试系统的硬件及功能、测试方法优化、系统软件中设计的各功能模块具体实现过程,对模块中的线程执行任务进行了说明。经实际生产使用验证,系统运行稳定、使用情况良好,方向图测试数据可靠、测试稳定性高、测试时间短,具有一定的应用参考意义。

相控阵天线碗状变形对其辐射性能的影响分析

如何快速而准确地评估天线阵面结构变形对电性能的影响是工程上亟需解决的关键问题。文中根据某大型相控阵天线设计了3种规格的阵列天线,按照典型的天线阵面碗状变形,分别采用HFSS数值计算方法和有源阵元方向图(Active Element Pattern, AEP)计算方法计算阵元Z向误差和指向误差对电性能的影响。结果表明:当Z向偏差小于λ/20(λ为波长)时,碗状变形对副瓣电平和波束宽度的影响显著,对增益影响较小;当Z向偏差增大到λ/20时,天线增益明显恶化;随着阵元规模的增大,得益于阵元互耦效应,碗状变形对电性能的影响减弱。AEP计算方法忽略了阵元方向图的差异性及互耦效应,导致其计算精度不如HFSS数值计算方法的计算精度高,特别是副瓣计算结果差异明显。该研究可为相控阵天线结构设计参数的确定提供指导。

一体化双频段有源相控阵天线结构设计

目前有源相控阵天线以单频段为主,功能单一,协同工作需要天线数量较多,本文针对该问题设计了一种双频段共口径有源相控阵天线,采用规则嵌阵和错层排布技术将C和Ku双频段集成于一体形成共口径天线单元,设计了高集成数字阵列模块作为信号处理的载体,实现微波与数字信号转换、控制及校准功能一体化,以独立可更换综合网络模块组成阵面架构实现天线单元与数字阵列模块的互联,并通过仿真方式验证电气与力学性能,为双频段有源相控阵天线的结构设计提供借鉴作用。

中继卫星终端相控阵天线自跟踪算法设计与性能分析

针对飞行器与中继卫星之间建立全球实时通信数据链的需求,开展了飞行器二维有源相控阵天线自跟踪技术研究。结合载体坐标系,对自跟踪算法原理进行了分析,给出了计算公式,并完成了二维相控阵天线跟踪系统设计与实现。仿真和系统测试表明,跟踪算法静态角跟踪误差≤0.25°,角速度≤25°/s时,跟踪算法能正常工作,且在阵元失效率≤20%时性能保持不变。

全孔径超宽带宽角扫描有源相控阵天线系统

研究了一种全孔径紧耦合超宽带宽角扫描有源相控阵天线系统设计方法。通过威尔金森功分电路同时激励两个镜像对称偶极子单元,在不组阵方向阵列边缘采用延长型偶极子,消除了截断效应的影响,有效降低低频段的有源驻波,在组阵方向采用垂直金属壁取代哑元作为宽角阻抗匹配层的支撑,实现了天线阵列的全端口馈电。为满足大瞬时带宽及宽角扫描的需求,T/R组件射频链路采用了移相器加频率不敏感的延时器,改善了瞬时大带宽在大角度扫描时的波束空间色散及波形时间色散性能。将超宽带宽角扫描阵面、散热器、T/R组件、波控电源板及后盖板进行堆栈式高密度集成,研制了1×10全端口馈电的超宽带有源相控阵整机。测试结果表明,该阵列天线可跨4倍频程工作,扫描范围可以达到±45°,瞬时工作带宽可覆盖有源相控阵天线系统全频段,对实现综合多功能软件定义卫星在轨演进、降低成本、提高灵活性具有重要意义。

大型宽带相控阵天线子阵级延时器误差分析及补偿

子阵级使用延时器是改善宽带相控阵天线波束性能常用的技术途径。在对延时器电性能误差特性分析的基础上,提出采用次级子阵延时器联合TR通道移相器和衰减器分级补偿天线系统内部射频链路的时延、幅度和相位误差的方法。通过采用两级子阵延时架构的一维大型天线阵列模型的仿真验证,表明该方法不仅可实现大带宽大扫描角大型相控阵天线的方向图高精度控制,同时降低了大时延量延时器的研制难度。

某卫星有源相控阵天线系统在轨失效分析

某卫星有源相控阵天线为首颗成功在轨应用的C频段多极化天线,已在轨运行超过4年,采用有源相控阵天线体制,具有高分辨率、宽覆盖、多极化、多工作模式、高图像质量的特点,波束控制灵活,能够实现聚束模式、超精细条带模式、全极化条带模式、波成像模式、双极化条带模式、双极化扫描模式多种工作模式。相控阵天线的部件失效会造成天线增益、副瓣电平等性能参数的恶化。通过算例仿真,建立部件失效数学模型,天线增益变化与失效比例相关,副瓣抬升和失效模式相关。计算结果可以用于某卫星有源相控阵天线在轨失效后性能分析。

多波束相控阵天线角度测量方法

在雷达、通信、测控等领域中,基于相控阵天线的幅度和差单脉冲测角技术是基本方法,但该方法通过旋转法向方向图去近似表示子波束方向图,并用一阶泰勒公式近似表示子波束接收信号幅度,从而带来非噪声因素误差,最终导致目标角度估计精度不高。为此,通过相控阵天线同时产生两个形状相同但相互独立的子波束,旋转波束指向中心轴方向的方向图函数来确定两个子波束的方向图函数,并用高阶泰勒公式对子波束接收信号幅度进行近似,从而减少误差。仿真和硬件测试结果表明所提方法能够有效提高测角精度。

一种宽带数字相控阵天线比幅曲线的设计方法

随着宽带数字化技术的发展,如何利用宽带DBF技术在电子对抗领域中进行精确测角测向一直是研究的热点。文中论述了一种宽带数字相控阵天线比幅曲线的优化设计方法,从多波束类型的选择出发,分析了和和交叠电平的选择、空域覆盖和增益覆盖的取舍等问题,并且通过对雷达探测领域和差比幅曲线绘制方法的演化,得到宽带数字和和比幅曲线的绘制方法,分析了基于正弦空间的多波束比幅曲线、中心频点的频率转移、侦察频点的频率转移等问题,最终仅用一条标准比幅曲线进行装订即可解决宽带带宽内和扫描空域内的所有和和比幅测角问题,该设计方法拟制的宽带多波束比幅曲线,可应用于宽带数字相控阵体制的雷达探测或电子对抗领域,在简化比幅曲线数量、减少比幅曲线存储空间、提升比幅测角测向精度等方面均有明显的优势。

相控阵天线的耦合激励系数及盲点研究

为了深入探讨相控阵天线单元间的相互耦合,以阵列天线单元S参数为基础,分别分析了振子形式辐射单元和缝隙形式辐射单元组成阵列的辐射单元之间的耦合关系,并利用天线单元的耦合激励系数分析计算了阵中单元的有源辐射方向图。对阵列中每个单元的耦合激励系数的幅度和相位进行了分析,发现平行排列单元和轴向排列单元的耦合激励系数的相位存在差异,平行排列时激励单元与相邻单元间的相位相差较小,这种差异是阵列产生盲点的主要因素。

基于蚁群优化算法的相控阵天线随机馈相方案的优化

为了降低相控阵天线的峰值副瓣电平,提高相控阵天线的抗干扰性能,以泰勒幅度加权的线阵为例,分析了随机馈相的数学模型,并基于蚁群优化算法提出了针对相控阵天线随机馈相的优化算法,并进行了仿真实验验证。仿真结果表明,采用优化后的随机馈相方案,相控阵天线的峰值副瓣电平相比优化前降低了8 dB以上。此外,所提出的优化算法经过200次左右的迭代即接近于最终的优化结果,具有较好的收敛性能。

相控阵天线指向测量误差分析及消除方法研究

电扫波束指向精度是相控阵天线的核心指标之一,对波束指向进行准确测量是对系统工作能力进行评估的必要手段。文中以某相控阵天线为例,详细分析了几种外场波束指向测试中常见的外部误差。通过理论分析建立仿真模型,计算分析以上因素对天线指向测试的影响,并提出一种在波束指向测试过程中消除误差的优化方法。经试验比对,所提出的优化方法可以明显降低测试误差,提高测试结果的准确度和可信度,对同类型天线的外场测试和系统性能评估具有重要的工程参考价值。

基于紧耦合端射的低剖面超宽带相控阵天线设计

超宽带、低剖面、宽角扫描、高增益和耐高功率是多功能相控阵天线的主要性能需求,通常难以兼顾.针对该问题,本文结合紧耦合和端射机理,在传统金属Vivaldi天线基础上,提出了一种多功能相控阵天线的设计方法.对704元天线阵进行了设计,并进行了仿真,结果表明:所设计的天线阵列在俯仰±60°、方位±45°扫描空域无栅瓣,大角度扫描有源电压驻波比在9倍频程下小于6.1、在高频3倍频程下小于3,同时高频段阵元增益大于5 dB的带宽高达3GHz.对实物进行了加工和测试,测试结果与仿真数据吻合良好.该天线阵具有超宽带、低剖面、宽角扫描、高增益、高可靠性、耐高功率和易于实现等特点,在相控阵天线中有重要的应用价值.

共形相控阵天线的应用与关键技术

相控阵天线技术在雷达、通信、电子战、导航等领域获得了广泛应用和高速发展,共形相控阵天线是相控阵天线发展的重点之一。文中讨论了共形相控阵天线在雷达、通信、电子战等领域的广泛应用前景及推动共形相控阵天线发展的主要原因,进而探讨了共形相控阵天线波束形成与扫描的原理及实现共形相控阵天线的一些关键技术。

4.9 GHz小型化集成相控阵天线设计

设计了一种相位控制和馈电一体化的8×8相控阵天线。将多路微带线功分器和移相器芯片集成于同一片电路板作为馈电网络并压合于阵列天线背面,形成了单端口馈电的64单元集成相控阵天线。该相控阵天线整体厚度仅2.25 mm,馈电端口至天线单元之间没有任何连接电缆,具有低剖面小型化和一体化的显著优点。电磁仿真结果显示,4.9 GHz的回波损耗小于-25 dB,最大增益为22.5 dB。此外,主极化和交叉极化隔离度为30 dB,主波束可实现-58°~62°平面扫描,具有较好的交叉极化和波束宽角域连续扫描特性,可应用于5G移动通信小型基站。

星载平面相控阵天线相位中心位姿标定方法

星载平面相控阵天线的相位中心是影响卫星成像质量的一个重要参数,针对平面相控阵天线的相位中心在卫星上的位姿标定问题,本文提出了一种标定平面相控阵天线相位中心位姿的方法。首先,建立了平面相控阵天线相位中心相对卫星主基准位姿传递的数学模型;其次,采用暗室测量系统对平面相控阵天线相位中心进行了标定,测得天线本体坐标系下的天线相位中心位置;最后,利用激光跟踪仪和经纬仪精测系统测出了天线相对卫星基准的位姿矩阵。基于本文提出的数学模型,获取了平面相控阵天线相位中心在卫星基准坐标系下的位置与姿态数据;同时,通过试验验证了平面相控阵天线紧固件的拧紧力矩,其对平面相控阵天线相位中心的影响可忽略。该方法对后续确定搭载平面相控阵天线的卫星相位中心工程验证,提供了参考。

一种小型化有源相控阵天线设计与测试

文章设计了一种小型化有源相控阵天线,阵元采用低剖面双馈圆极化技术,轴比性能优异;T/R组件采用片式组件表贴综合网络技术,与常规砖式或瓦式相控阵天线的多次封装和模块连接相比,该天线通过一次封装集成实现了相控阵天线的轻、薄、小目标。通过紧缩场暗室测试和对星测试,结果表明,天线工作稳定可靠,性能优异。

介质集成超宽带低剖面宽角扫描相控阵天线

为满足现代多功能雷达系统对带宽、剖面高度以及扫描性能的需求,提出了一种工作在2~6 GHz的超宽带相控阵天线.组成该天线阵列的单元由双极化的印刷偶极子贴片、不平衡馈电巴伦、基于超表面的宽角阻抗匹配层(wide-angleimpedancematchinglayer,WAIM)以及金属地板组成.偶极子末端带接地柱的圆形耦合贴片增加了单元间的耦合强度,提高了工作带宽;基于超表面的WAIM的引入在提升天线扫描能力的同时降低了天线的剖面;天线各个介质层中进行了周期性的打孔以抑制共模谐振和表面波.仿真结果表明,该天线单元在2~6 GHz的工作频带内,E面±60°和H面±60°扫描时能够实现有源驻波小于2.3,正交端口间的隔离度优于20dB.利用多层印刷电路板工艺,对天线实物进行了加工和测试,测试结果与仿真结果具有较好的一致性.该相控阵天线具有超宽带、低剖面、宽角扫描以及全介质集成的特点,为多功能雷达系统提供了一种新的天线结构.