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。

宽带相控阵天线实时延时器分级应用研究

提出了一种在宽带相控阵天线中分级使用实时延时器的方案。作为阵元级和子阵级延时器应用的折中方案,该方案对波束指向偏移的校正通过高位加低位延时器的组合应用,并选取适当高、低位延时器的数量比例来实现。在获得较好波束校正性能的同时,该方案简化了天线系统的整体复杂度,具有良好的工程可实现性。

宽带相控阵天线波束指向频响分析和实时延迟器应用

分析了直线和平面宽带相控阵天线扫描波束指向随工作频率改变而产生漂移的现象,给出了阵列单元或子阵采用实时延迟器后,这种指向漂移得以改善的估计。结果表明,漂移为原先的1/M(M为子阵列)。

宽带相控阵天线子阵延时随机配置优化研究

针对宽带相控阵天线中子阵级配置实时延时器的拓扑结构,提出了一种对子阵延时量化误差引起的天线波束指向偏差的修正方案。该方案通过随机配置延时修正量,并以波束指向偏差及增益下降为评价标准,优化各实时延时器延时修正量化参数,从而达到修正天线带内指向色散的目的。该方案在获得较好波束校正性能的同时,一定程度上简化了天线系统的整体复杂度,具有良好的工程可实现性。

子阵级应用延迟线对相控阵天线带宽改善的分析

采用频率无关移相器的相控阵天线的波束指向会随频率发生变化,实时延迟线是提高宽带相控阵天线指向精度的重要方法。分析了平面相控阵天线波束指向随频率改变而产生漂移的现象,理论分析和仿真结果均表明,当频率改变时,平面相控阵天线的波束指向仅在俯仰角面发生漂移,而在方位角的指向不变。详细讨论采用子阵分割技术,并在子阵级别用实时延迟线,单元内采用移相器的混合波束控制技术。结果表明,这种方法可以有效扩展相控阵天线的带宽。

大型宽带相控阵天线多级子阵延时应用研究

在采用子阵延时方案的大型宽带相控阵天线系统设计中,子阵划分结构和实时延时器使用方式将直接决定系统的宽带性能、工程实现复杂度以及研制成本。本文基于阵列方向图合成的基础理论模型,推导得出多级子阵延时方案与传统单级子阵延时方案具有相近的阵列辐射性能。通过一维大型线阵多级子阵方案的应用示例,说明多级子阵延时方案可显著降低系统总体复杂度,在此基础上分析并总结阵列宽带性能与子阵规模和时延步进量之间的关系。

宽带相控阵天线延迟线分析

采用频率无关移相器的相控阵天线的波束指向会随频率发生变化,实时延迟线是提高宽带相控阵天线波束指向精度的重要方法。分析了子阵级采用延迟线,单元级使用移相器的宽带相控阵天线副瓣特性,发现当工作频率改变时,由于阵列存在周期相位误差导致天线副瓣电平抬高。针对此问题,提出单元级精细延迟线方案,消除周期相位误差对天线副瓣的影响。仿真结果表明,这种方法在扩展相控阵天线带宽的同时,明显改善了天线的副瓣特性。

平面相控阵天线两维扫描波束指向漂移

揭示了平面相控阵天线宽带工作时,两维扫描波束指向漂移的规律。理论分析表明:在球坐标系下,φ方向不发生漂移,θ方向的漂移与直线相控阵天线一维扫描时相同。全空域立体扫描波瓣的仿真验证了上述结论。文章也给出了阵列单元或子阵设置数字延迟器后,扫描波束指向漂移改善的分析结果。

地质雷达测控系统的FPGA实现

超宽带地质雷达测控系统的关键是等效时间采样系统的实现,而等效时间采样需要一个精确的可编程延时器。利用Cyclone III、IV的锁相环(PLL)模块的动态相位调整功能,实现了最小步长125 ps的可编程延时器,可完成高达8 GS/s的等效采样,并开发了相应的测控模块。测控模块通过Avalon总线与软核NIOS II连接,在NIOS II的控制下实现地质雷达的扫描控制。该设计具有结构紧凑、性能稳定、成本低廉等优点,适用于低频段地质雷达。试验测试证明了系统的可行性。

基于压缩感知的光控相控阵波束形成方法

针对光控相控阵在实现宽带宽角扫描时,所需要的光真延时器数目过多问题进行研究,提出了基于压缩感知的光控相控阵方向图形成方法。首先通过公式推导详细分析了影响光控相控阵波束偏移的因素,其次给出光真延时器稀疏排布方式,在此基础上基于压缩感知理论恢复出光控相控阵的方向图。所提方法能够在大幅减少光真延时器数目的条件下实现宽带宽角扫描。最后利用仿真实验验证了所提方法的有效性。