箭载共形相控阵天线设计仿真与测试

研究了基于阵因子函数的阵列天线设计方法,并成功应用于箭载中继卫星测控天线的设计与实现。本文分析设计了天线单元,推导了柱面共形相控阵阵因子函数,给出了天线阵的阵方向图函数,利用Ansoft HFSS软件进行了仿真优化和验证。样机的微波暗室测试结果表明天线满足工程需求。     

任意拓扑结构的耦合振荡器阵列及其在共形阵中的应用

提出了一种利用耦合振荡器阵列实现共形相控阵天线波束扫描的新方法。建立了任意拓扑结构的耦合振荡器阵列幅度和相位动力学方程,采用图论的方法分析了稳态相位方程解的唯一存在性和稳定性,通过控制振荡器每个单元的自由振荡频率,对相位进行加权,实现了共形相控阵天线无移相器的波束扫描,最后对圆柱形耦合振荡器阵列天线进行了数值仿真,验证了该方法的可行性。     

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。     

共形阵列天线单元极化形式的优化设计

由于共形载体曲率的影响,共形阵列天线的阵列流形具有多极化特性.为了利用共形天线阵列流形的多极化特性,提升阵列对空间目标参数的估计性能,将天线单元的极化参数引入到导向矢量建模中.更加完整地论述了共形天线阵列流形的特点.在此基础上.建立了优化设计天线单元极化形式的目标函数,基于交替优化思想.给出了共形阵列中各天线单元最优极...     

共形相控阵信号处理技术研究

该文主要讨论共形相控阵列的天线方向图合成以及杂波中慢速运动目标的检测问题.文中从建立共形阵列的空间导引矢量入手,首先研究了共形阵列的低旁瓣加权技术,给出了基于能量迭代法和交替投影方法的权值计算方法;接下来讨论了采用空时自适应处理技术抑制杂波、检测目标的问题.建立了共形阵列杂波模型,给出了最优权值以及输出信干噪比的计算方法,最后讨论了共形阵列降维处理算法的实现问题.     

一种弹载毫米波全极化单脉冲环焦反射面天线的设计

提出了一种弹载毫米波全极化环焦反射面天线的设计方案,设计了其结构参数,并对其电性能进行了仿真。仿真结果表明,提出的全极化环焦反射面天线的设计方案电性能参数合理,适用于在弹载环境下应用。     

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。     

S频段星载相控阵天线在轨标校技术

针对星载相控阵天线在轨标校技术,重点研究了S频段星载相控阵天线标校方法,论证了标校站的数量及配置要求,同时分析了标校时间和标校流程,从而提出了使用1个标校站进行粗略标校,然后再使用3个标校站进行精确标校,即改进的粗略标校+精确标校的在轨标校方法。在保证标校精度的同时,使标校站天线口径从3个7m天线降低为1个7m天线和2个0.5m天线,大大降低了系统对标校站的建设要求。当相控阵天线波束合成损失大于1dB,系统可采用单站粗略标校+三站精确标校的改进算法进行天线标校;当相控阵天线波束合成损失在1dB以内,系统可省略单站粗略标校过程直接进行三站精确标校。     

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.     

K频段双极化卫星通信接收相控阵天线

当前卫星互联网建设迅速推进,针对低轨卫星通信对终端天线跨星波束切换、低成本、低剖面应用需求,提出了一种K频段圆极化可切换接收相控阵天线。采用“双线极化天线+旋转馈电+移相控制”实现天线圆极化设计,将相控阵天线层、电源层、控制层、功合网络层和芯片层等多层PCB一体化集成,研制出64阵元的接收相控阵天线。测试结果表明：该天线工作频段为18.5GHz～20.0GHz, G/T值为-7.82dB/K,可实现±60°扫描,天线厚度为3.3mm。相比传统砖式相控阵天线,该相控阵天线剖面低、质量小、扩展性好,对卫星通信终端天线发展具有重要意义。     

相控阵雷达导引头波束稳定技术研究

 相控阵雷达导引头已成为新型空空导弹制导系统的首选,相控阵雷达导引头应用在空空导弹上需要首先解决导引头波束稳定的技术难题。本文基于波束指向在惯性空间不变性原理提出一种相控阵雷达导引头波束稳定算法,对影响相控阵雷达导引头隔离度性能的主要因素进行了仿真分析。仿真结果表明:该算法可以实现相控阵雷达导引头波束惯性空间指向稳定并且满足工程应用要求;通过减小速率陀螺数据周期和波束控制周期,及引入速率陀螺传输延时补偿算法可以提高导引头的隔离度性能。     

机载共形阵天线阵列信号处理的关键技术分析

机载共形阵是机载有源相控阵天线发展的下一个目标。共形阵天线的阵元具有不同的方向性,空间分辨率算法必须考虑来波的极化问题。本文研究了空间信号波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计算法的现状,分析了一种适用于共形阵天线空域自适应波束形成的高速滤波算法。     

T 形焊缝超声相控阵检测的计算机辅助技术

超声相控阵技术在T形焊缝中的应用表现出其明显优势,但声波在T形焊缝中的辐射区域不能形象界定,且回波来源的位置得不到准确地判断。针对T形焊缝的结构编译了超声相控阵检测辅助软件,对试样中的人工孔检测表明:采用计算机辅助技术可以实现T形焊缝超声相控阵扇扫声束覆盖及回波信号的识别。     

L型构件R区的超声相控阵检测方法

 针对常规超声检测难以胜任L型构件R区检测的问题,开展L型构件的超声相控阵检测方法研究。利用超声相控阵声束灵活可控的优势,制定了线阵换能器检测L型构件R区的检测方案;基于Fermat原理,提出了相控阵检测多层介质的延迟时间计算方法;通过有限差分法数值仿真和检测试验,验证了相控阵检测方案和延迟时间计算方法的正确性;最后,对复合材料L型试样R区进行检测试验,检测结果与实际试样信息基本一致。研究结果表明,所提出的采用线阵换能器检测L型构件R区的检测方法是可行有效的。     

相控阵雷达捷联波束稳定方法

针对相控阵雷达系统中平台扰动引起的波束指向变化问题,提出一种捷联波束稳定方法。该方法作为独立模块实现,由角速度传感器和信号处理机组成,无需精确的初始姿态。角速度传感器感知平台扰动造成的天线转动角速度,信号处理机完成补偿角的迭代求解和波束的控制。通过算法仿真和利用单轴转台模拟平台扰动验证可得,采用捷联波束稳定方法后,雷达测量角误差明显减小,隔离度指标有了极大改善。因此,该方法能够有效地减小平台扰动对波束指向的影响,易于工程实现,适用于小型化的无人机等平台。     

一种新型相控阵雷达多目标模拟器设计

针对某型相控阵雷达目标模拟器采用单目标技术,无法真实模拟跟踪多目标回波信号的问题,设计了一种新型多目标模拟器。该模拟器采用DDS(Direct Digital Synthesis,直接数字频综)信号产生、数字信号存储及控制等技术,结合航迹数据产生与控制软件,实现多目标回波信号模拟的同时,实现并完善了模拟器的多目标引导数据注入、理论弹道演练和实测数据回放等模拟和训练功能。软件部分,在考虑目标回波特性的基础上,利用施威林Ⅰ型模型产生目标回波,实现目标回波的模拟仿真工作。在硬件上设计了以FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)为核心的功能模块,将模拟仿真信号实时生成目标回波。实际应用表明,该模拟器控制简单,运行稳定,精度高,完全满足跟踪测量和模拟训练需求。