口径耦合多层微带天线单元和阵列设计

本文介绍了一种口径耦合多层微带天线单元的设计.该设计方案综合采用几种展宽频带的方法:采用双层贴片结构;选用低介电常数的厚介质基片;并使用口径耦合的馈电方式.仿真结果表明,天线单元驻波比小于1.5的相对带宽达到20%.此外,本文给出了由该单元组成的4单元微带天线阵,以及该天线阵的实测值.该形式的天线阵结构简单,性能满足要求,可用作合成孔径雷达系统的天线子阵.     

超低副瓣相控阵天线的优化综合技术

目的　研究超低副瓣相控阵天线的优化综合技术和互耦补偿技术。方法　提出天线单元间互耦的直接优化修正方法。该方法利用约束非线性最优化方法进行超低副瓣相控阵天线综合设计,将单元间的互耦直接计入优化计算中,可使天线阵综合优化和互耦修正一次完成。结果　给出了在天线阵不扫描和有一定扫描角度情况下,应用互耦直接优化修正方法的综合优化结果。结论　该方法只调整幅度激励,使天线阵达到超低副瓣和实现互耦补偿,有利于工程实现。     

超低副瓣相控阵天线的优化综合技术

研究超低副瓣相控阵天线的优化综合技术和互耦补偿技术。方法提出了天线单元间互耦的直接优化修正方法,该方法利用晨线性最优化方法进行超低副瓣相控阵天线综合设计,将单元间的互耦直接计入优化计算中,可使天线阵综合优化和互耦修正一次完成。结果给出了在天线阵不扫描和有一定扫描角度情况下,诮经耦直接优化修正方法的综合优化结果。     

圆极化微带天线的设计与实现

圆极化微带天线是一种低剖面的天线元,研究圆极化微带天线的特性在天线设计中显得十分重要,而微带贴片天线的馈电位置的确定是设计的关键.针对单端侧馈五边形圆极化微带天线进行了详细分析和论述;简要介绍了微带天线的实现方法,并介绍了一种用于分析多边形微带天线的有效方法——有限元分析法;通过对一个5.6 GHz的五边形圆极化微带天线的研究设计,给出了圆极化微带天线的设计过程,找到了确定馈电点位置的合理方法,采用HFSS软件进行优化设计,进行仿真,给出了合理的仿真结果.     

一种宽带微带贴片天线的新设计

设计和制作了一种宽带微带贴片天线,采用不同介电常数,不同厚度的基板叠加,利用半环形开路微带天线通过接地板上的缝隙耦合馈电。经过仿真计算和实验测试,这种结构的微带贴片天线完全满足平面天线阵的应用。由于采用边沿馈电,所以相对其他宽带微带天线而言,在宽带平面微带天线阵方面应用前景广阔。     

一个12GHz频段的开槽耦合微带天线阵的设计

该文介绍了一个12GHz频段的开槽耦合微带天线阵设计.天线单元的耦合开槽采用"H"形状,各天线单元采取并列馈电方式.为增大天线的频带宽度,在印制有辐射单元和馈电线路的两个微带线路板之间加入了空气间隙.基于4×4单元天线阵仿真结果设计的8×8单元天线阵具有11.3～13.0GHz(S11<-10dB)的宽频带及22.3dBi的最大增益.     

一种新型介质埋藏贴片天线阵设计

为解决介质埋藏微带天线组阵后天线增益较低的问题,运用介质中电磁波传播理论、微带天线耦合理论、介质埋藏天线技术和微带天线圆极化技术等,采用天线阵元不共介质、同轴馈电、馈电点选在辐射贴片对角线上,在辐射贴片上附加简并分离单元等措施,设计和制作出了一种新型介质埋藏贴片天线阵列. 经仿真计算和实物天线测试显示,天线仿真增益为10.45 dB,实测增益约为9.2 dB,接近同类型的微带天线二元阵增益,该天线符合北斗天线性能要求,采用新型组阵结构后天线增益得到明显提高.      

共用口径双波段双极化微带天线阵的设计

介绍一种新的共用口径双波段双极化（DBDP）微带天线阵的设计.天线工作于S波段和X波段，采用双线性极化，适用于机载或舰载的合成孔径雷达（SAR）.为了满足高低波段的带宽要求，天线采用双层贴片形式，解决以往DBDP天线在低波段难以满足带宽要求的问题.在低波段采用微带振子天线，放置在高波段矩形微带天线的阵列间隙处，使低波段天线对高波段天线的影响降至最小，并由于利用了垂直放置的双极化微带振子作为低波段辐射单元，可以使双波段阵列适用于更广泛的双频比.在馈电方式上，采用外置功分器的形式，低波段采用邻 近耦合馈电，高波段采用同轴探针馈电.对天线进行了仿真、加工和测试，实验结果验证了 本设计的有效性.     

互耦效应对天线阵单元间相关性的影响

分析了互耦效应对多天线性能的影响,通过网络等效分析法对天线模型进行简化分析,得出阻抗矩阵和收发端的耦合矩阵。推导出互耦效应时天线阵元空间相关性的通用表达式,并论证了它与无互耦时空间相关性的关系。研究了互耦效应分别对平行天线阵列和共线天线阵列阵元间空间相关性的影响。仿真分析表明,互耦效应对于两种天线阵列的影响显著不同,适当的选择天线阵列可以有效地改善互耦效应对于系统性能的影响。     

基于有源单元方向图等效法的弹载相控阵天线互耦补偿

弹载相控阵天线单元间互耦会使方向图失真,导引头制导性能下降,本文提出将有源单元方向图等效法应用到导引头上的相控阵天线方向图计算中。仅第n个天线单元以单位幅度源馈电、其余所有单元接匹配负载,获得消除互耦的有源单元辐射场,利用小型阵列的单元辐射场来等效大型阵列中相似环境下的单元辐射场,进而利用叠加定理计算大型阵列的总辐射场,建立弹载相控阵天线方向图计算模型。仿真和远场暗室实验结果表明源单元方向图等效法可以有效消除互耦对方向图的影响,说明可以应用于工程实践中。     

兼具高自由度低互耦的间距约束稀疏阵列设计

针对传统稀疏阵列难以实现孔径和互耦同步优化导致测向误差的问题,设计了一种兼具高自由度低互耦的间距约束稀疏阵列.该阵列由四段均匀线阵以一定间隔首尾相连构成,约束每段均匀线阵的阵元间距以及各段均匀线阵之间的间距尽可能大,形成了3段稀疏的均匀线阵和1段密布的线阵,有效减少了阵元间的互耦效应,基于该阵列推导了物理阵元位置、差联合阵列的闭式解以及自由度的闭式解.与相同阵元数的传统稀疏阵列以及改进稀疏阵列相比,设计的间距约束稀疏阵列拥有更大的孔径、更低的互耦以及更多的连续虚拟阵元,通过实验仿真验证了间距约束稀疏阵列的优越性.     

弹载相控阵雷达单阵元高精度去耦方法

针对目前工程实践中弹载相控阵雷达近场测试中无法有效补偿阵元间互耦的问题,对某型号弹载相控阵雷达的矩形贴片天线,建立单阵元辐射模型,结合信号子空间基本原理,提出一种基于信号波达方向估计值计算单阵元互耦总影响系数的方法。该方法通过均匀矩形阵列信号波达方向估计值计算一个阵元与其周围八个阵元的互耦系数,将互耦系数累加后的结果作为对单阵元的互耦总影响系数,将近场测试值除以互耦总影响系数可得互耦校准后的阵元参数。微波暗室实验结果表明:该方法得到的阵元幅值和相位与理论计算值相近,说明方法是有效的。该方法可以应用到某型弹载相控阵雷达天线校准中,能有效补偿阵元间互耦。     

一种新型的单层介质宽频带圆柱共形微带天线

提出一种新型的单层介质宽频带圆柱共形微带天线.采用具有U形缝隙的金属贴片作为天线的辐射单元,缝隙的引入改变了贴片表面的电流分布,使天线的阻抗带增至39%左右.利用时域有限差分法(FDTD)结合圆柱分层媒质中谱域并矢格林函数的混合方法对该天线进行了全波分析,给出了天线单元的阻抗特性、辐射特性以及两天线单元间的互耦特性.该天线仅含有单层介质衬底,与叠层结构宽频带微带天线相比,剖面厚度减少约30%,更适合应用于天线剖面尺寸要求严格的场合.     

基于超宽带技术的相控阵天线单元移相量测试

针对不便于拆卸和分解的相控阵天线单元,设计了一种基于超宽带技术的相控阵天线单元移相量测试方法。将ps级的超宽带信号耦合馈电到天线单元上,通过采样接收输出信号来测试天线单元移相状态,利用时间窗技术对接收信号进行处理,使测试误差减少了一个量级。搭建了超宽带时域测试系统,对相控阵天线单元移相量进行了测试,测试误差在±0.5°,证明了该方法的有效性。     

考虑互耦的改进型Vivaldi天线阵列优化设计

设计了一种改进的Vivaldi天线,采用基于指数和椭圆的混合渐变线方法,实现了天线的小型化设计,同时具有超宽带的性能。将该天线沿x轴组成了一个8元直线排列的天线阵列,采用有源单元方向图方法来考虑天线单元间的互耦,得到的阵列方向图与全波模拟结果吻合很好。与微分进化-连续蚁群优化算法的混合算法相结合,通过调整单元的激励幅度,实现了方向图的综合。与切比雪夫综合方法相比,可以获得更低的副瓣电平,同时减小了全波模拟的计算次数,节省了优化时间。     

The relationship between mutual coefficient errors and the amplitude and phase errors of channels

In general, an accurate mutual coupling correlation is necessary for an array antenna to reach ideal sideiobe level. If the mutual coefficient matrix of an array antenna is perfectly known, one can completely compensate the effect of mutual coupling and realize the desired sidelobe level in theory. However, the mutual coefficient matrix obtained wherever by calculation on by measurement has a limited precision. In this paper, the requirements on the precision of matrix coefficient for compensation in low sidelobe array antenna are discussed. The relationship between mutual coefficient errors and the amplitude and phase errors of channels is derived.     

X波段Vivaldi天线阵列互耦研究

利用有源方向图法对X波段Vivaldi天线阵列互耦问题进行了分析,提出了加载DGS结构的Vivaldi天线阵的去耦方法,分析了互耦对阵列天线方向图增益、波束宽度、副瓣电平等特性的影响.理论分析和仿真结果表明,该方法可以有效地减小Vivaldi天线阵列的耦合,对天线阵列设计有一定的实用价值.     

一种强互耦阵列天线的校正方法

Vivaldi天线因具备优异的宽带扫描性能,被广泛应用于雷达、无线通信、测向系统等领域.由于Vivaldi天线单元组阵后存在强电磁耦合作用,使阵列方向图失真引起波束指向偏差,影响测角精度.针对相控阵天线单元间由于互耦引起阵列方向图失真,导致阵列天线波束指向产生偏差这一问题,提出了一种基于最小二乘互耦矩阵的相位校准方法对波束指向进行校正,最后采用了一组X波段的16单元Vivaldi阵列天线进行仿真实验.仿真实验结果表明,针对Vivaldi天线阵列在强互耦情况下波束指向存在偏差这一问题,该校正方法可以对该阵列天线波束指向偏差进行有效校正,为工程应用奠定了理论基础.