雷达天线的近场测量

一、前言高性能雷达天线促进了高性能天线测量技术的发展。目前,雷达天线的副瓣一般比主瓣峰值低50dB,指向精度已达毫弧度以上。传统的远场测量往往不适用于这种天线的精确测量。本文主要介绍采用近场测量技术测量雷达天线的方向图和增益。为了提高天线测量精度,提高测量效率,降低测量成本,进行天线方向图和增益之外的天线特性诊断,已经研究出了一些新的测量技术。表1列出的目前常用的雷达天线测量技术。二、天线方向图和增益测量     

采用近场聚焦法测量雷达天线方向图的工程实践

介绍了天线近场测量的系列方法,重点对近场聚焦法测量天线方向图的原理和方法进行了分析,结合工程实际,对两种不同测试距离下的天线方向图进行了比较。     

天线系数变化对电场辐射发射测量的影响

介绍了天线系数的有关特性。阐述了天线系数变化对电场辐射发射测量的影响。最后分析了天线系数变化的原因。     

北斗星座仿真的单天线姿态确定技术研究

载体姿态测量的实际需要和多天线姿态测量的局限性决定了单天线姿态测量系统拥有广泛的发展前景。分析了单天线测姿的应用价值和基本原理,从我国的具体国情出发,提出了基于北斗卫星星座仿真的单天线姿态确定技术研究的方法。利用STK平台对目前组网运行的北斗卫星星座和理想的北斗满卫星星座进行了仿真,利用Matlab平台进行了实验,仿真实验结果和误差分析表明,北斗卫星星座仿真的单天线姿态确定技术在适用条件和测姿准确性等方面效果理想,在一定精度要求下满足应用需要,对建立实用可靠的单天线测姿具有积极的推动作用。     

科技成果

大型卫星天线测量系统在西飞研制成功 近日，由西飞集团公司与西安电子科技大学联合研制的大型卫星天线测量系统在西飞研制成功，这一系统的研制成功使国内天线近场测量技术达到一个新水平。 天线近场测量技术是目前国际广泛采用的一种高精度测量技术，它利用探头在天线面上做扫描运动，通过计算机软件系统将近场数据转换成远场数据，为大型高精度天线研究提供快速、准确的数据依据。这项技术在高精度天线研制和无线通讯领域具有重要的价值。整个测量机械部分取样架和电子软件两部分组成，分别由西飞集团公司５１厂和西安电子科技大学研制。…     

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。     

基于Anristu 37347D矢量网络分析仪的雷达反射面天线远场测试系统

天线测量系统的设计必须充分考虑待测天线的结构和电性能指标,并以此为依据决定测试方法和系统配置,才能使系统满足测试要求。本文详细介绍了雷达反射面天线远场测试系统的配置和关键问题,详细分析了反射面天线远场测试系统的实现方法。     

天线测量理论中的基本方程组

提出了天线远场测量理论中的基本方程组,并由此导出目标的雷达散射截面、天线增益以及天线系数等参数的重要计算公式。     

在全尺寸F-22上进行的早期天线试验

美国空军正通过在外形修改成与F-22隐身外形一致的YF-22原型机机体上试验F-22天线系统来消除技术风险。这是罗姆实验室的工程师们在军机研制的最早阶段试验安装在全尺寸机体上的天线系统。由于采用了自动高速测量系统,这些试验也是罗姆实验室所进行的最为详细的试验。 由于F-22采用若干具有电子操纵波束的多元相控阵天线,比常规天线需测量更多的参数。罗姆实验室研制的新型计算机化测试系统可使工程师们控制相控阵雷达形成的可操纵电子扫描波束,并使波束在测量期间高速扫描。     

FEKO在直升机天线布局中的应用

电磁仿真软件FEKO具有强大的电磁场计算分析能力。以直升机载航管应答天线和无线电高度表天线为例,研究了FEKO在直升机天线布局设计中的应用,给出了FEKO中的模型建立方法,通过仿真计算天线辐射方向图和隔离度及其分析,说明FEKO可完成天线布局的优化设计。研究中的试验测量结果与仿真计算结果基本吻合,验证了FEKO进行直升机天线布局仿真方法的合理性和可行性。     

基于几何原理的干涉仪天线安装定位方法

机载干涉仪天线的安装精度要求高,传统安装定位方法需要的人员多、工时长,并且无法保证精确度。本文提出一种基于几何原理的机载干涉仪天线安装定位方法,使用全站仪和相似三角形的几何原理在天线安装位置测量出机身水平线,减少了人员和工时,同时提高了安装的精确度。     

远场天线测试系统的研究与实现

针对天线参数测试过程及测试要求,分析天线参数测试中的主要问题,研究实际测试过程中环境因素对天线参数测量结果的影响,提出了一种基于虚拟仪器技术的远场天线性能参数自动测试系统的设计方案,详细阐述了该方案的系统组成部分与工作原理,包括矢量网络分析仪、天线测试转台与吊杆的控制原理以及数据采集的时序设计,结合Matlab实现了对影响因素的误差补偿与天线性能参数的测试计算方法,利用数据库技术实现天线测试数据的存储、读取与报告打印,通过现场测试试验验证了该方案的可靠性与可行性。     

天线的差异及其对辐射发射测量的影响

用作发射测量的天线有很多类型，目前的基准天线主要有两种类型。国际无线电干扰特别委员会要求长度不大于谐振频率在８０ＭＨｚ上的半波偶极子天线，而联邦通信委员会则采用谐振偶极子天线。在３０－８０ＭＨｚ范围内，上述两种和其它常规天线物理尺寸的差异均可产生不同的读数。本文着重探讨两个方面的主要影响：天线阻抗以及由暴露天线形成的电场。     

定向耦合器在天线隔离度测试中的应用

飞机机载天线之间可能会因电磁能量互相耦合而产生电磁干扰,天线隔离度测试是验证机载天线布局设计的重要手段之一。根据定向耦合器性能参数定义,通过测量定向耦合器耦合端口和隔离端口的功率值计算出发射天线的净输入功率和接收天线的净输出功率,从而得到天线隔离度。通过机上测试,这种隔离度测试方法简便快捷、稳定可靠,试验结果准确有效。     

副反射面调整模型及工程实现方法

针对大型反射面天线重力变形导致天线性能恶化的问题,提出了用副反射面实时调整减小重力变形影响的方法,分析了副反射面位置平移和旋转对天线增益和指向的影响,并建立了副反射面姿态随天线仰角角度变化的数学模型。用数字摄影测量得到了一组35m天线在不同仰角时的主反射面变形数据,并进行最佳吻合,从而得到一组副反射面最佳位置坐标,再与测量的对应仰角的副反射面在重力作用下的自身位移数据叠加,可以得到一组最终副反射面调整数据。将其代入数学模型,用最小二乘法进行最佳拟合,求出数学模型系数,再将该模型用于副反射面实时调整系统,则可减小重力变形对天线性能的影响。仿真结果表明,采用该模型对副反射面位置实时调整后,35m天线在X和Ka频段的天线增益分别提高了约0.52dB和1.95dB。     

互耦影响下天线电参数的测量

针对天线测量中的互耦影响，提出了一种计量方法；推导出一组用于互耦影响下测量天线增益、雷达散射截面等电参数的计算公式，定义了互耦因子。     

瞬时GPS姿态确定

本文介绍了瞬时GPS姿态确定方法,即只用单时刻测量值解GPS积分多普勒波长的模糊度。以前解相位模糊所用的大部分技术需要作某种形式的依赖GPS卫星和/或用户运动的时间历程处理,为消除不合理解提供足够的几何变化。本文介绍的算法假定使用两副以上天线(全部姿态确定需用三副以上天线),并从四颗以上卫星由一或两个GPS L波段载波测得积分多普勒测量值。利用专门的双差分处理得到测量误差不相关的观测量,用于计算天线相对位置及两个以上姿态欧拉角。针对利用4颗以上卫星及2副以上天线及一或两个GPS L波段载波频率(包括86cm宽巷道测量值),开发和演示了GPS姿态确定中快速解双差分载波相位模糊的算法。为希望瞬时GPS测姿的用户找出了实际设计极限。姿态快速确定中的重要因素之一是用户接收机跟踪的卫星数目,GPS金星座对此有很大好处。     

同步轨道通信卫星天线覆盖图在轨测试方法

同步轨道通信卫星天线覆盖图在轨测试的目的是检验卫星入轨后上下行覆盖图与设计覆盖区域的一致性,以及太阳照射产生的天线热变形等因素对覆盖特性的影响。针对卫星上常用的固定赋形波束天线、区域波束天线和可移动点波束天线等类型的星载天线在轨测试问题,分析了几种在轨测试方法的原理,包括偏置卫星姿态法、转动天线平台法以及使用移动测量站的方法,提出了偏置卫星姿态法中融合转发器遥测参数判决和多站联合在轨测试的解决方案,有效解决了既要节省宝贵的燃料又要尽可能测量多条切线方向图的工程难题。对真星的固定赋形波束天线和可移动点波束天线进行了在轨测试,测试结果与实际特性吻合很好,验证了方法的可行性。最后,针对融合遥测参数判决的多站联合偏置卫星姿态法的测量不确定度进行了分析。     

激光跟踪仪在飞机雷达天线面板安装精度测量中的应用

简述了激光跟踪仪的基本组成及测量原理,结合总装生产特点,介绍了利用激光跟踪仪测量飞机雷达天线面板底座的基本方法,并对测量误差进行了精度分析     

基于CAD模型的碳纤维复合材料天线反射面精度测量

针对天线反射面研制过程中的精度测量,提出一种基于CAD模型的自动测量技术和反射面数据处理技术的精度测量方法。在测点均匀布局规划和工件与模型对齐的基础上,自动获取反射面的完整测量数据,利用最优化算法使实测数据和理论模型达到最佳匹配,实现反射面面形精度的准确评价并获得变换矩阵。最终通过偏差矢量图表达天线反射面的面形偏差趋势,并利用获得的变换矩阵修正加工基准,有效保证了反射面的成型精度和加工精度,工程应用表明该方法较好地满足了反射面制造过程中的测量需求。