星载多波束天线设计

给出了星载多波束天线的设计方法、步骤和参数选择原则,给出了2个区域多点波束天线和赋形波束的设计实例,并用物理光学法计算了覆盖区域的天线方向图、覆盖区增益和频率复用时的同极化波束隔离。     

基于相控阵雷达天线俯仰多波位相扫的设计与应用

分析研究了如何设计平面相控阵雷达天线多波位相扫的基本原理,提出了36行平面相控阵雷达天线在俯仰上实现多波位发射波束、接收波束形成与展宽方法.通过微波暗室的测试,天线技术指标完全达到了平面相控阵雷达天线多波位相扫的技术要求,实现了一维相控阵面高增益、高灵敏度、低噪声、大动态范围技术指标.     

Ka波段高增益圆极化机载微带天线阵的设计与实现

设计、分析、制作了一种工作在Ka波段的4单元高增益、圆极化机载微带天线阵列。利用顺序旋转阵列和串并馈方式的微带线网络馈电,显著改善了天线的轴比带宽和驻波带宽,减少了馈线损耗,实现了高增益。采用L型微带调配枝节对贴片单元进行匹配,便于组阵,解决了阵列空间布局不合理的难题;馈电网络和天线单元集成在同一介质基板上,易于加工和制作。测试结果表明:该天线阵具有高增益和良好的圆极化特性,从而证实了该方法的正确性和实用性。本文所设计的天线由于具有体积小、质量轻、结构紧凑、易于集成等优点,在机载相控阵雷达以及卫星通信系统中具有很好的应用前景。     

宽波束圆极化微带天线设计

为了提高天线导航信号的有效覆盖面积,研究了应用于全球卫星定位系统(GPS)的宽波束圆极化微带天线。采用四个半径不同的非对称扇形切角实现天线辐射方向图的宽波束特性,天线的整体尺寸为0.395λ0×0.395λ0×0.016λ0(λ0为天线中心频率1.575GHz对应的工作波长)。应用商用仿真软件HFSS对天线进行了仿真设计,结果表明,该天线的圆极化带宽为13MHz(1.566~1.579GHz),阻抗带宽为78MHz(1.556~1.634GHz),增益大于5.9dBic,天线在中心频率1.575GHz时方向图的3dB轴比波束宽度为165°。在仿真设计的基础上,制作天线的工程样机,样机测试结果与设计结果吻合良好,说明了设计方法的有效性。     

基于宽带滤波巴伦的端射滤波天线

端射天线是一种辐射方向与阵轴的方向一致的天线,因为其具有良好的方向图特性,通常应用在军用雷达探测系统用来解决“盲区”问题。端射天线和滤波器之间由于匹配电路的存在导致系统尺寸较大、损耗增加。将端射天线和滤波器作为整体器件设计成端射滤波天线,端射滤波天线不仅具有辐射、阻抗匹配、滤波和平衡转换功能,而且可以减小电路尺寸,使系统结构更加紧凑。文章通过采用闭合环谐振器设计一款结构紧凑的多层宽带滤波巴伦,并将宽带滤波巴伦和准八木天线进行集成,设计出了一款中心频率 2.5 GHz的端射滤波天线。该滤波天线具有频率带宽较宽、频率选择性高、带外抑制好、结构紧凑等特点。     

基于噪声匹配的有源接收天线设计

为了提高接收天线的增益和灵敏度,采用将天线与低噪声放大器集成到一起设计的方案,将天线的输出阻抗作为放大器的源阻抗,省略了天线与放大器之间的阻抗匹配网络。通过调节天线馈电系统的尺寸调节天线阻抗,使其等于放大器的最佳源阻抗。利用HFSS仿真软件计算天线的辐射特性及阻抗,用ADS Designer软件对低噪声放大器进行优化设计。利用2SC5507晶体管设计了一个工作于2．0GHz的与低噪声放大器集成在一起的缝隙耦合微带天线,所设计的噪声系数为1．664dB,放大器增益为16．75dB。     

利用GNSS实现高轨卫星自主导航的新方案

针对GNSS应用于GEO卫星导航存在的导航信号弱、可见卫星少、定位几何差等突出问题,探讨了一种在GPS导航星冲天面安装导航天线并辐射导航信号的新方案,设计了冲天面天线和GEO接收天线的波束宽度和增益以及讨论了冲天天线所需发射功率,分析了新方案中GEO卫星对GPS卫星可见性、GDOP和定位精度。分析表明,新方案仅需从现有导航星引出一部天线,即可实现以小于10W的功率代价使得GEO卫星80%以上的时间里可以利用GPS系统定位,且定位精度约77m。通过仿真验证了本方案的可行性。     

电传系统的谐波振荡

 从舵回路非线性特性的研究入手,通过频谱分析和实验验证,揭示了高增益电传系统中三角波的高频奇次谐波激发舵面抖振的物理本质,并给出电传系统谐波振荡的必要条件、抖振的频率特征以及防排措施,对现代飞行控制系统的设计具有重要参考作用。     

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.     

一种雷达模拟器天线系统设计

该系统采用角锥喇叭天线组成比幅测角系统,介绍了一种用于雷达模拟器的天线系统设计,解决了方位波束宽度大和天线增益高之间的矛盾,具有结构简单、易于实现、天线增益和测角精度高等特点。经测角误差分析和电磁仿真,证明天线系统的增益系数、测角范围和测角精度等主要技术指标满足雷达模拟器设计要求,具有推广应用价值。     

超宽带电磁脉冲天线阵互耦效应研究

将超宽带电磁脉冲天线组阵后可提高主射方向的峰值功率及增益。但由于非线性阵元因素,必须考虑阵元间互耦效应。以恒阻抗TEM喇叭天线为阵元,通过仿真和实验研究了超宽带天线阵的互耦效应,研究表明,耦合强弱与阵元间距及频段有关,互耦增强了超宽带天线阵的低频辐射能力,使远场主射方向脉冲峰峰值有所增加。上述结论对于超宽带电磁脉冲天线阵的应用具有参考价值。     

相控阵天线方向图仿真与分析

相控阵天线目前广泛应用于雷达中,促进了多目标、多任务雷达的发展。但随着电扫描角度的变化,其诸多指标也随之变化,对雷达的性能产生直接影响,因而对相控阵天线方向图进行实时定量分析具有重要意义。文章基于相控阵天线的基本原理,利用LabVIEW语言开发了相控阵天线方向图仿真软件。软件设置了相控阵天线各影响参数的输入控件,通过图形和数值2种方式进行仿真结果的显示,并以表格文件存储。通过不同条件下的仿真结果对比分析,软件可合理有效地对相控阵天线方向图进行实时定量的仿真分析,可应用于相控阵雷达的性能分析和评估中。     

相控阵雷达天线模型及仿真

阐述了相控阵天线仿真的重要性,指出了相控阵天线仿真的主要困难。提出了一种利用阵因子、方向性因子和旁瓣抑制因子分别解决仿真波束形状、天线增益、方向图旁瓣及其变化等3大问题,并进行综合建模和仿真,给出了综合后的仿真模型。该仿真模型保证了理论方面的精度,优化和减少了仿真计算步骤和计算量。利用该仿真模型,给出了宙斯盾系统的AN／SPY-1D雷达天线的仿真计算实例。     

Analysis of a Signal Processor for an Antenna Array

A signal processor that provides ratio-squared predetection combining, has been investigated for application in an adaptive antenna array. The analysis and experimental data presented here pertain to the signal processing gain when the antenna array is illuminated by a coherent signal source and a partially coherent noise source. For a noise source which is coherent, the processing gain depends on relative strength of the signal and noise, relative directions of arrival, and the usual "array factor." The array exhibits capturing effects much as in an FM receiver. The effective antenna pattern is a superposition of two beams of different magnitudes, one directed to the signal source and the other to the noise source. When the noise is partially coherent, the behavior of the signal processor is quite complex. Analytical prediction and experimental simulation measurement on a four-channel system indicate that the partially coherent noise may be regarded as the source of an incoherent noise component plus a coherent noise component with the magnitude of the latter determined by the coherence coefficient for the noise source.     

Results from a Four-Element Adaptive Antenna Experiment

Experimental results from a four-element, linear, half-wavelength spacing, adaptive-array antenna under the control of the least mean square (LMS) algorithm are presented. The array is found to be capable of nulling a 70-MHz signal to -35 dB below a desired signal over a 5-MHz bandwidth. The antenna processing gain is constant over a desired signal-to-jammer signal power ratio range from -20 dB to 5 dB. A sharp reduction in processing gain is observed for angular separations between jammer and desired signal of less than 10°. Antenna patterns taken with weights set in 300 iterations of the LMS algorithm show that the one strong, one weak jammer combination has a longer weight convergence time and reduced processing gain compared with a two strong jammers combination. Contours of constant desired signal-to-jammer signal power ratio, after adaptive antenna processing, reveal a complex shape for communication between air and ground due to the finite angular resolution of the adaptive antenna.     

无人机测控通信系统中智能天线技术

针对无人机测控与信息传输系统中地面设备笨重、跟踪速度慢等问题,提出地面天线采用智能天线的方法,利用MUSIC(MUltiple SIgnal Classification,多重信号分类)算法实现对机载终端的DOA(Direction Of Ar-rival,波达方向)估计,并添加去相关操作对抗多径,利用基于LCMV(Linearly Constrained Minimum Variance,线性约束最小方差)准则的波束成形算法完成波束赋形,相较于传统的机械跟踪方式,具有设备质量小、成本低、机动性灵活性强和跟踪速度快等优势.仿真和实际测试结果表明,采用DOA估计和波束成形算法的智能天线能够在保证高增益的同时,实时准确地估计出有用信号和多径信号的来波信号方向,并正确完成波束指向,具有很高的工程应用价值.     

阵列旋转对功率倒置算法性能的影响分析

针对卫星导航抗干扰中,功率倒置算法下导航信号载噪比受干扰来波方向的影响,通过理论推导和数值计算的方法研究了天线阵列旋转与功率倒置算法抗干扰性能的关系。分析结果表明:天线阵列旋转会使功率倒置算法下的阵列增益在最大值和最小值之间呈现连续的、周期性的变化。相比固定天线阵不变的载噪比,阵列旋转能够使信号在一段时间内获得更大的载噪比,对于四阵元Y型阵列,阵列旋转理论上对载噪比的最大提升程度可以达到14dB左右。仿真结果验证了理论推导的正确性。     

基于角度分集的机载超宽带MIMO天线设计

为了提高机载通信设备信道容量和进一步减小天线安装空间，提出一种采用角度分集技术的超宽带（UWB）多输入多输出（MIMO）天线。该天线将Vivaldi天线和超宽带槽天线进行了集成设计，无需采用解耦结构便可获得较高的端口隔离度，大大提高了数据传输率。通过在Vivaldi天线辐射臂上开一对方形缝隙和在介质板背面增加长方形辐射贴片，可以有效减小天线的尺寸，设计的UWB-MIMO天线尺寸为36 mm×36 mm×0.8 mm。给出了天线的设计流程，加工了天线实物，并对其进行了测量。仿真和实测结果表明MIMO天线具有超宽的阻抗带宽，可以覆盖整个3.1~10.6 GHz超宽带频段。Vivaldi天线阻抗带宽为2.8~15.9 GHz，UWB槽天线阻抗带宽为1.8~12.7 GHz，天线端口隔离度均在-10 dB以下。测量了天线的辐射性能和增益特性，实测结果与仿真结果吻合较好，证明了该天线的有效性。该天线可以应用于超宽带无线通信系统和机载阵列天线系统中。