天线互耦和激励对MIMO—OFDM系统抗干扰性能的影响

在简介MIMO-OFDM系统基本原理的基础上,讨论天线单元的耦合和激励对MIMO-OFDM系统抗干扰性能的影响。采用MVDR波束形成算法,通过仿真例子可以看出,当天线单元实际存在互耦和激励误差时天线的抗干扰性能较理想情况会有所下降,表明要充分保持MIMO-OFDM的抗干扰性能需要考虑互耦效应和激励误差。     

通道失配和天线互耦对GPS抗干扰天线的影响

通道失配和天线互耦对GPS(Global Positioning System)自适应抗干扰天线性能的影响,是细化GPS系统指标的基础,常被用来确定其技术实现方案.根据GPS的信号特点,利用加权矢量和干扰空间之间的正交性,分析了高频通道幅相偏差和幅相扰动、I/Q(In-phase/Quadrature)通道的幅位偏差以及天线互耦对ICR(Interference Cancellation Ratio)和SINR(Signal Interference Noise Ratio)的影响.从理论上证明了ICR主要取决于高频通道的幅相扰动和I/Q通道的幅相偏差,而与高频通道的幅相偏差和天线互耦无关,修正偏差不一定能够提高SINR,修正互耦得到的SINR的改善仅正比于天线阵S矩阵(scattering matxix)的最大奇异值.仿真实验结果验证了上述结论.     

自适应圆阵中的干扰抑制和互耦补偿

提出了一种适合圆阵的自适应相干干扰抑制及天线阵元间互耦补偿的方法。这一方法完善了常规自适应天线干扰抑制技术。计算机模拟实验表明,该方法性能优良,且易于工程实现。     

非均匀间距的低副瓣宽带微带阵列天线设计

为降低天线副瓣电平（SLL）和展宽带宽,设计了一款谐振频率为14.25 GHz的16阵元非均匀间距的耦合馈电微带阵列天线。天线采用多层设计,通过在接地板开矩形槽进行耦合馈电,并引入空气层,降低天线Q值,增大带宽。区别于均匀间距阵列天线的激励幅值加权,从阵元间距角度入手,利用差分进化算法降低副瓣电平,构建非均匀间距并联线阵天线。用槽面辐射的能量近似代替阵元接收的能量,观察阵元功率分配情况,并建立馈电网络所有馈线段的数学关系,保证非均匀间距条件下所有阵元为等幅同相激励。测试结果显示,天线在14~14.5 GHz范围内电压驻波比小于2,满足了卫星动中通的带宽要求;工作带宽内增益大于16 dB,副瓣电平低于-16 dB,性能优于均匀间距阵列天线。      

天线系数的测试误差与NSA测试的改进

总结了归一化场地衰减(NSA,The Normalized Site Attenuation)测试中存在的误差,指出误差主要来源于天线系数.通过对天线互阻抗的分析,说明它是天线系数误差的主要来源.简单介绍了天线系数的标准计量方法,发现其中并未考虑互阻抗的影响;修正了天线系数计量中采用的方程组,证明该方程组不能求解.分析了减小测试天线间互阻抗误差的因素,重新设计了一种新的测试方法.新方法使用天线增益替代天线系数,利用天线增益测试的必要条件避免互阻抗的影响;证明了新方法与原方法的原理间的等价条件;通过实测验证了新方法的有效性.      

大气湍流对深空天线组阵相位影响分析

深空测控网采用大规模天线组阵系统比单个大天线具有一定优势,构建一个Ka频段的天线组阵系统无论对于星际测控通信还是天文观测都是一种经济、可持续扩展的技术方案。然而天线组阵系统工作于Ka频段时,由于天线间相位的快速起伏漂移将使得合成信噪比迅速恶化,尤其对于深空测控上行链路信号的相位监测和闭环控制带来巨大挑战,所以对天线间大气相位扰动测量和数值模拟非常必要。参考国外相关的干涉测量数据,首先分析了天线组阵大气相位扰动测量和统计分析方法;然后利用微波大气湍流模型,建立了天线组阵相位漂移抖动模型;对大气湍流引起的相位延迟扰动过程进行了仿真实现。利用模型产生的天线组阵相位抖动数值,可以测试和评估天线组阵信号合成处理系统的适用性。     

星载SAR相控阵天线热变形误差分析

根据星载SAR相控阵天线结构特点,建立了天线热变形误差的数学模型,定义了阵面不平整度指标.基于成对回波畸变理论,推导了天线阵面存在热变形误差时的方向图函数表达式,导出了单频热变形误差分量与模糊度之间的统计关系,提出了定量分析星载SAR相控阵天线热变形误差对模糊性能影响的有效方法.基于L波段星载SAR天线进行了计算机仿真,验证了分析方法的正确性.      

基于子阵激励能量匹配的多子阵交错阵列设计

多子阵稀疏交错共享孔径阵列天线是实现多功能阵列天线设计的有效途径。提出了一种基于子阵激励能量匹配的多子阵稀疏交错优化方法。根据均匀线阵激励与其方向图之间存在的傅里叶变换关系,该方法首先通过快速傅里叶变换（FFT）获得特定方向图的激励频谱能量分布,然后分析均匀线阵目标方向图频谱能量的分布特征,采用交叉选取子阵激励的方法,确定各子阵单元位置,使得阵列天线单元激励能量均匀分配,从而确保各子阵方向图近似一致。在此基础上通过迭代FFT的方法降低各子阵天线方向图旁瓣峰值（PSL）,实现低旁瓣,同性能的多子阵交错共享孔径阵列天线设计。仿真研究与实验表明,通过本文提出多子阵交错方法设计的共享孔径多稀疏交错子阵具有运算量小、孔径利用率高、各子阵峰值旁瓣电平低且拥有相似方向图的优点。利用子阵交错的方法,通过控制各子阵主波瓣指向,能轻松实现多波束指向的多功能阵列天线设计。      

基于最速下降法的可展开索网天线型面调整方法

考虑到索网结构的几何非线性和节点位移的高度耦合,为提高索网天线的型面调整效率,需设计合理的型面调整优化方法。文章根据双层索网结构的拓扑关系,将平衡矩阵和柔度矩阵分块化表示,通过偏导方法推导了任意平衡状态下型面误差对于张力阵拉力的梯度公式,利用型面误差梯度的无穷范数确定对型面误差影响最显著的张力阵单元。结合最速下降优化算法,采用型面误差负梯度方向作为优化路径。通过调节张力阵拉力,降低由于索网长度误差引起的型面误差。建立环形桁架天线的双层索网模型,进行型面调整数值试验,结果表明调整后的型面误差已趋近为零。     

介质覆盖的柱面共形微带天线的互耦分析

 共形微带天线间的互耦对微带天线阵的性能有重要影响,另一方面,为了防止对微带天线阵的自然的或人为的损害,需要在天线阵表面涂覆介质层或给其加上天线罩,因此在设计共形微带天线与阵列时也应当考虑覆盖层或天线罩的影响.利用严格的全波法分析和计算了介质覆盖、探针馈电的柱面共形微带天线单元间的互耦,给出了E面和H面互耦的数值结果,并讨论了柱面曲率半径和贴片间距对互耦的影响,给出了互耦随频率的变化关系,同时也研究了衬底介质和覆盖层对互耦的作用.     

Antenna pattern control of planar arrays for long distance communications

As an alternative to standard antennas and due to the advent of low-cost digital processors and materials, adaptive antenna arrays are increasingly considered for applications in long distance communications. The pattern beam control potentialities provide the performance improvement of the communication systems. In this context, this work presents a technique that permits to synthesize the antenna pattern of a planar array. Considering that the relationship between the array factor and the array excitations for the far field region is a Fourier transform in the appropriate variables, the non-uniform sampling procedure is extended for planar arrays. These arrays permit a further control of the antenna pattern since two dimensions of space are used. The technique considers a number of array factor points equal to the array size, which is used to impose appropriated values in the antenna pattern. The produced array factor passes through those points with the desired values, which allows the synthesis of antenna patterns with appropriated characteristics. The theory is presented in order to develop the necessary direct expressions to calculate the array excitation. The array factor can be obtained using the inverse Fourier transform. As application examples, with this technique it is possible to define the level of each sidelobe of the antenna pattern, to control the main beam and to impose nulls in prescribed directions of the pattern.     

改进的Woodward方法及用于设计大口面天线馈源

在分析传统的Woodward综合方法及其改进方法的基础上,引入最小二乘及伪逆,得到一种新的方向图综合方法;并将新方法与阵列波束形成技术结合,用于设计大型口面天线/FAST(Five-hundred meter Aperture Spherical Telescope)的初级方向图.在本文提出的方法中,抽样点数可以与阵列单元数相等和不等,对综合区域没有限制,所以综合的赋形波束更加灵活,适应场合更广泛.      

遗传算法综合阵列的幅度和相位方向图

分析了阵列方向图分别为对称、实的或实的且对称时所对应的单元激励关系,简要介绍了遗传算法,并将其用于阵列方向图综合.遗传算法是一种自适应全局优化概率搜索算法,它直接以目标函数作为搜索信息.通过合理地设计目标函数,遗传算法不仅可以综合幅度方向图,还可以综合相位,适合于需要进行幅度和相位补偿的情况,以及多目标的情况.最后,结合平顶波束方向图与抛物面天线初级馈源的正割平方方向图进行综合,证明了遗传算法的有效性和灵活性,说明使用遗传算法时尽量利用方向图的实的或对称特性,可以减少待优化变量的数目,加快收敛.并提出将传统遗传算法与传统方向图综合方法相结合,可以进一步减少得到最优解所需要的进化代数.     

Ku频段微带平面天线的研制

利用等效磁流法详细地分析了含有六个弯头的一般曲折微带线单元的辐射场,由此推导出获得各种极化波的单元尺寸设计条件。在设计面阵时,对单元间和线阵间的耦合作了实验性的研究,以单元间、线阵间的阻抗影响最小作为去除耦合的标准。对加工出来的右旋圆极化平面阵列的测试结果表明,500MHz 通带上的驻波特性较好,方向特性、增益也与理论值较为吻合。     

自适应圆阵抑制相关干扰技术

研究了相干干扰使自适应天线性能下降的机制。基于对圆阵输出信号的去相干处理,提出了一种自适应圆阵抑制相干干扰技术。理论分析和计算机模拟证实了该技术的正确性和可行性。