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。

窄波束天线的相位中心定位技术研究

本文介绍了普通天线的相位中心的定位方法——相位梯度法,分并在此基础上,针对窄波束天线的波束特性,分析了其相位中心特征,明确给出了该天线相位中心的定位方程组,该方程组可直接用于相位中心定位。

偏置相位中心方位多波束SAR天线姿态误差分析

偏置相位中心多波束合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)解决了分辨率和测绘带宽之间的矛盾,但在应用中会出现新的误差。提出并分析了天线长度方向偏离飞行方向(方位向)所引起的回波信号相位误差及对成像的影响,给出了计算机仿真结果。并提出了可以应用天线姿态误差来解决方位向非均匀采样问题的可能性。

GNSS自适应天线相位中心评估方法

自适应天线在波束形成过程中会引起天线相位中心变化,针对这一问题,提出一种基于可用波束的自适应天线相位中心评估方法。该方法分为三步:设置天线的可用波束门限;在干扰来向均匀分布下,得到天线可用波束门限内相位方向图集合;利用最小二乘法对相位方向图集合进行拟合得到自适应天线的平均相位中心变化量。运用该方法对四种典型的四元阵相位中心进行对比仿真,结果表明,算法可以快速有效地对自适应天线相位中心性能进行评估。另外,通过设置适当的可用波束门限,可以提高自适应天线的相位中心性能。算法的评估结果可以作为GNSS高精度自适应天线阵型选择依据。

基于DBF-SCORE的Ka SAR-GMTI信号处理方法研究

在SAR信号处理中为增大接收增益,提高系统回波的信噪比,可利用数字波束形成(DBF)技术(扫描接收技术)生成灵活控制的高增益窄波用于多通道接收、处理回波信号。分析并推导了距离向多通道的回波信号,然后详细分析了基于偏置相位中心天线(DPCA)的SAR-GMTI处理方法。在此基础上给出了一种使用DPCA杂波抑制技术处理基于时变加权DBFSCORE回波的Ka SAR-GMTI处理方法,并给出了系统实现原理。与其他SAR-GMTI处理方法相比较,使用DBF技术可以提升系统信噪比,有助于改善杂波抑制性能。通过仿真,验证了用DPCA技术处理基于DBF动目标回波的有效性。

数字多波束天线的校准测试方法

针对数字多波束天线所特有的多波束性能测试和精密测距性能校准的需求,结合数字多波束天线的工作原理,分析比较了基于远场和近场的2种校准和测试方法,提出了数字多波束天线波束指向、波束电平和相位中心的修正方法,并结合实际系统完成了试验验证。试验结果表明:该测试和校准方法可高效率完成数字多波束天线系统的校准和测试工作,提高系统的测量精度,具有很强的实用价值。

数字多波束天线精密测距精度分析

针对数字多波束天线在精密测距应用中所遇到的多通道信号合成处理问题,分析了单元天线相位中心、阵列天线相位中心、通道间时延不一致性和天线孔径渡越时延对测距精度的影响,给出了通道间时延偏差与合成波束测距结果之间的关系,并进行了试验验证。研究表明:在一定范围内,各通道的时延偏差在波束形成输出端体现为统计平均效果,合成波束的整体测距误差会因统计平均效果而得到改善,合成波束测距误差也可以由通道时延的偏差来估计。

基于伪距比对的数字多波束天线相位中心标定方法

在星地时间同步系统中,天线的相位中心成为影响同步精度的重要因素。研究了数字多波束天线原理及相位中心概念,针对其特有的工作方式设计了一种伪距比对标定法,通过比对参考波束的伪距值以较小代价实现数字多波束天线的相位中心标定。利用该方法对数字多波束天线相位中心进行了标定,结果表明伪距比对标定法不需要暗室和专用测量系统,提高了数字多波束天线相位中心的可测试性。

一种新型的宽角范围单脉冲测向方法

针对传统单脉冲测向方法中测向精度与测向范围间难以相互兼顾的缺点,提出一种基于运动相位中心天线阵的新型的宽角范围单脉冲测向方法。利用运动相位中心天线阵能够产生不同边带、不同指向的多波束的特性,在不同方向上同时利用和差比相测角方法对来波方向进行测向,从而达到覆盖较宽测向空域范围的目的。数值仿真结果表明,方法在保留测向精度的前提下能够达到传统单脉冲天线测向范围的4倍以上。

阵列型导航天线相位中心控制及群时延校正

导航接收机采用阵列天线波束形成零陷干扰，获得对卫星信号的优质接收，以提高导航定位性能。为了获得更高的导航定位性能，需要校正阵列天线波束形成相位中心变化和群时延波动。本文提出幅相建模改进的MVDR波束形成算法，其指向有用信号方向的载波相位恒为零，实现了对相位中心的控制；波束形成后频带内的相位数据进行差分拟合可以得到群时延特性，进而可对波束形成指向不同方向引起的群时延波动进行校正。仿真得到有用信号方向上阵列天线群时延引入的接收机伪距测量零值，用其进行伪距测量值校正可达1cm的精度。该方法解决了阵列天线波束形成相位中心变化和群时延波动的校正问题，可为高性能导航应用提供技术储备。

具有稳定相位中心的双频段宽波束天线

天线相位中心是影响系统性能的重要因素之一。对于双频段工作且需要宽波束覆盖的天线,实现稳定的相位中心,是一项难度较大的工作。该文设计了一种双频段交叉振子结构的天线,每个频段在上半空间范围内都具有稳定的相位中心。对该天线进行了电气性能仿真并测试,验证了这种天线具有稳定的相位中心。最后指出这种天线可用于导航定位等系统中,具有重要的工程应用价值。