基于MEMS开关的可调实时延时器设计

为了有效解决相控阵雷达/天线瞬时带宽小、孔径效应严重、功耗大等问题,将射频MEMS开关引入实时可调延时器结构中,设计了一种基于射频MEMS开关的实时可调延时器。通过MEMS双掷开关选择具有不同电长度的延时路径,在DC~20 GHz内实现了5位的射频信号延时。利用HFSS三维电磁仿真软件对延时单元的几何参数进行仿真优化,得到5个可切换延时状态的延时量,分别为64.76 ps,101.46 ps,137.97 ps,174.61 ps,210.98 ps,延时步进为36.5 ps,整体面积约为5 mm^(2)。与其他实时可调延时器相比,该实时可调延时器具有多可控位数、大延时带宽积、高集成度等优点。

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。

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。

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。