星载合成孔径雷达天线距离向方向图优化目标函数分析

通过星载合成孔径雷达(SAR)天线距离向方向图的优化,可以改善距离模糊特性。SAR天线的距离方向图优化与传统天线方向图优化不同,它只需要对产生模糊的区域副瓣进行限制,因此,以距离模糊区图(简称MASK)为模板,采用遗传算法对天线方向图进行综合。仿真结果表明,这种方法很好地抑制了距离模糊,对星载SAR系统设计具有实际意义。     

滑动聚束SAR空变天线方向图校正方法

滑动聚束SAR是一种新型高分辨率星载SAR工作模式,通过天线波束扫描导致增加方位向相干积累时间,从而可以大幅提升SAR分辨率.滑动聚束SAR波束扫描将引起天线方向图加权二维空变,进而导致采用传统SAR天线方向图测量和校正方法会引入误差,影响SAR辐射定标精度及目标后向散射系数测量精度.针对此问题,提出了一种滑动聚束SAR天线方向图特性分析及校正方法.首先基于滑动聚束SAR仿真数据对滑动聚束模式下SAR天线方向图二维空变特性进行了分析;然后建立距离向和方位向二维多项式模型来拟合天线方向图二维空变误差;最后,基于天线方向图空变误差模型对观测场景SAR图像进行天线方向图校正,仿真实验结果表明,该方法可以有效降低天线方向图二维空变误差的影响,大大提高滑动聚束SAR辐射定标精度和目标后向散射系数测量精度.     

一种新型波束赋形天线

运用电磁场理论分析了天线方向图相加的各要素;研制了一种新型波束赋形天线,其波束为半球形,极化为右旋圆极化,适于作为GPS接收天线。利用计算机辅助设计大大提高了天线设计的精度和准确度。计算机辅助设计和实验都表明:只要正确处理好幅度和相位的关系,用方向图相加的方法来设计波束赋形天线是切实可行的。     

面阵天线阵面变形后天线方向图的计算

1 概述 星载合成孔径雷达(SAR)天线多采用大型可折迭展开的平面阵天线,以实现波束赋形、波束扫描、多频段和多极化等特殊要求。和反射面天线等其他形式的天线一样,由于受加工精度误差和环境条件的影响,天线的机械与电气结构并非理想情况,即存在误差。对于星载SAR面阵天线,由于星载天线特殊的结构以及高空特殊环境的影响,天线阵面存在较大的变形误差。计算变形误差对天线电气性能影响是天线系统理论估算必须考虑的问题,本文主要进行变形天线方向图的计算。     

基于天线方向图优化设计的星载双基地SAR模糊抑制方法

由于小卫星接收天线面积受限,星载双基地SAR图像的模糊比与传统大卫星SAR相比有较大幅度的提高.在研究了星载双基地SAR模糊特殊性的基础上,利用模糊功率在发射天线方向上强度分布的先验信息,以本文定义的信号模糊噪声比(SANR)为优化目标,推导出最优天线阵权矢量.用实际卫星参数进行了仿真,结果表明基于最优天线阵权矢量的天线方向图可有效地抑制模糊功率,改善总模糊比最多可达15 dB.     

基于天线方向图优化设计的星载双基地SAR模糊抑制方法

由于小卫星接收天线面积受限，星载双基地SAR图像的模糊比与传统大卫星SAR相比有较大幅度的提高。在研究了星载双基地SAR模糊特殊性的基础上，利用模糊功率在发射天线方向上强度分布的先验信息，以本文定义的信号模糊噪声比（SANR）为优化目标，推导出最优天线阵权矢量。用实际卫星参数进行了仿真，结果表明基于最优天线阵权矢量的天线方向图可有效地抑制模糊功率，改善总模糊比最多可达15dB。     

超宽带圆片天线的分析与设计

宽频带是当前天线领域的研究热点之一。圆片单极天线是一种馈电简单的超宽带天线,给出了这种天线的设计方法,通过仿真与实验验证了该天线良好的超宽带特性。以此为基础,进一步研究了几种圆片单极天线的变形形式,包括平板圆片单极天线、旋转角度圆片单极天线、折叠圆片单极天线以及四个圆片单极子形成的组合天线。对于各种新型圆片天线进行了理论分析,分别计算了天线的反射损耗和辐射方向图随频率的变化规律。通过分析表明这些天线不仅能够在很宽的频带上满足反射损耗的要求,而且对于传统的圆片单极天线进行了有效的改进,实现了平板化、小型化、宽波束、圆极化等不同的特性。它们在卫星通信和移动通信中具有良好的应用前景。     

采用非线性最小二乘法实现六边形天线阵的方向图综合

为使阵列天线获得圆对称方向图，通常采用环阵的排列方式。文章研究了六边形环阵列天线的特殊方向图综合方法。文中采用非线性最小二乘法对影响天线方向图的诸多参数，如单元的幅度和相位、单元间距以及单元在阵中的位置等，进行了优化设计，以使阵列方向图在最小二乘意义上逼近预先给定的理想方向图。仿真结果表明该方法可行、有效。     

柱形弹体引信天线布局与作用盲点分析

在单天线横截面方向图计算公式的基础上，计算了圆柱体导弹引信双天线、三天线和四天线布局的方向图。讨论了不同布局下引信载频、弹体直径及天线布局与作用盲点的关系。双天线布局的实际测试表明，测试值与计算结果较为吻合，所用的计算方法正确，可为引信天线布局与引信工作频率确定提供设计依据。     

合成孔径雷达及雷达制导导弹跟踪与探测用Ku波段宽频带平面相控阵天线

介绍了包括功率合成器和匹配网络在内的1×2、1×4和1×8子阵列天线以及8×8平面相控阵天线的完整设计、仿真与实现。阵元是U形缝矩形微带贴片天线阵元，该贴片天线阵元采用了孔径耦合馈电技术，它在17．75GHz中心频率时的阻抗带宽超过了20％。在分析过程中采用了矩量法（MoM），用的是先进设计系统（ADS）软件包中的安捷伦矩量工具。在效率约为80％的情况下，1×2、1×4和1×8子阵列分别获得了约9dBi、12dBi和14dBi的增益。在16～18GHz的频率范围内，所有子阵的回损都好于-10dB，这保证了较好的阻抗匹配。比较1×8子阵列的测量与仿真增益辐射方向图，发现它们吻合良好。开发出的这些子阵列天线及平面相控阵天线适用于各种雷达，包括合成孔径雷达（SAR）及雷达制导导弹的跟踪与探测用雷达。     

波束跃度对星载方位向扫描模式SAR图像质量的影响

针对星载方位向扫描模式合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统中天线无法实现连续扫描而引入成对回波的问题,提出了波束跃度对SAR成像质量影响的定量化分析方法。提出了一种广义的SAR成像几何模型,以模式因子区分不同的方位向扫描模式;结合傅里叶级数和泰勒级数展开推导了波束跃度下的方位向天线方向图,在此基础上建立了方位向回波信号模型;得到成对回波幅度和位置与波束跃度的定量关系,着重比较分析了波束跃度对不同方位向扫描模式SAR图像质量的影响。仿真结果验证了上述分析方法的有效性。     

典型园口径双反射器偏置天线的设计程序

本文提出了电气性能最佳的园口矩双反射器偏置天线的几何光学设计程序。我们推导出了若干个方程，在这些方程中，把天线的主、副反射器的尺寸及其它们之间的间距以及喇叭天线所要求的角度用作设计程序的输入变量。从总系统的要求出发，设计程序连同这些方程得到了一种最佳的设计方案。这种设计程序通过设计偏置卡塞格伦天线及偏置格里哥里天线加以验证。并通过采用物理光学表面电流积分的方法为分析主、副反射面上的辐射方向图而得到     

星载SAR方位多通道收发天线尺寸优化方法研究

基于偏置相位中心(DPCA)原理,提出了一种星载合成孔径雷达(SAR)方位多通道体制收发天线尺寸的优化方法,给出了优化方法及流程。仿真结果表明:该法不仅可有效降低SAR天线有效载荷的规模(尺寸和重量),而且实现的图像质量指标优于常规设计方法。     

多波束天线波束设计

文章介绍了在星载多波束天线技术中进行波束设计时应考虑的影响因素,以及如何确定天线和馈电喇叭的相关参数,着重讲述了波束优化的方法和步骤。文章对天线的研制进行描述,最后给出部分天线测试覆盖图。     

高分三号卫星飞行程序设计与在轨验证

高分三号(GF-3)装载有大型合成孔径雷达(SAR)天线及大型太阳翼,因此在其飞行程序设计中要重点考虑太阳翼和SAR天线的展开设计,以及它们的展开对卫星的扰动力矩和姿态的影响。通过分析显示:太阳翼展开对卫星姿态角和姿态角速度影响较大,为此对几种太阳翼展开未锁定的情况作出故障预案;通过分析SAR天线展开的动力学特性,以及SAR天线展开对卫星姿态的影响,进行相应设计,并为实现SAR天线展开可控,采取相应措施。GF-3卫星在轨验证结果表明:太阳翼和SAR天线展开结果良好,飞行程序设计合理有效。     

平面等角螺线天线方向图极化椭圆轴比与臂长的关系

对按系列设计的四十五种升角、臂宽因子和臂长等主要参量各异的四臂平面等角螺线天线进行的测试,得出了某些规律性的结果。五种天线的远场测试结果和参量分析表明,螺线天线的臂长增加,椭圆轴比减小,天线方向图圆极化程度变好,而天线升角以80°～84°为宜。可供螺线天线设计参考。     

随机馈相法对相控阵天线增益和指向精度的影响

分别以2位和3位数字移相器为例,研究了四舍五入法、适当随机量化法和预加相位法等3种随机馈相法,对均匀微带直线阵列的增益方向图和波束指向精度的影响,研究证明相对于四舍五入馈相方法,适当随机量化法和预加相位法能够极大地提高波束指向精度,但是在移相器位数较少的情况下增益会有少许损失。研究结果可为大型相控阵天线的设计提供参考。     

星载SAR缝隙波导天线环境适应性设计与验证

针对星载合成孔径雷达（SAR）长寿命、高可靠的需求,从天线的类型选择、构型设计和实现途径等方面介绍了某大型星载SAR平面相控阵天线的技术路线,确定采用真空钎焊技术的整块缝隙波导天线为研究对象;从机电热全面分析其在空间力学环境、热环境、真空环境和带电粒子辐射环境下的适应性设计关键技术和难点,如：通过合理减重、结构分块和布局优化等设计,解决天线的刚强度问题;对天线全流程工艺进行控制以获得满足热控要求的阳极氧化膜;采用游离设计减小天线在高低温环境下的热变形;通过合理确定电场最强处两个金属面的间距来消减天线在真空环境下的微放电现象;通过选择聚酰亚胺材料作为射频连接器的介质支撑来提高天线的抗辐射能力。环境试验和在轨验证结果证明,该缝隙波导天线设计合理,环境适应性良好,能够稳定正常工作。     

星载合成孔径雷达天线的现状与发展

介绍两种典型的星载SAR天线；SIR－C成像雷达的有源微带相控阵天线和Radarsat-1的波导缝隙相控阵天线。报导了近年来星载SAR天线在多波段、多极化阵列天线，集成化、固态化、模块化有源相控阵天线，超轻型充气式阵列天线和双波段、双极化共孔径阵列天线等方面的研究进展，并给出了一些天线的参数。     

遗传算法在阵列天线方向图综合中的应用

应用遗传算法对一八单元阵列天线激励幅度和相位进行优化,成功地填充了阵因子方向图一侧0~30°范围内零点,同时将另一侧副瓣压低至-20dB以下。在此基础上编制了一通用程序,在优化变量中引入单元间距,可进行任意形状方向图的综合,取得了良好的效果。