毫米波阵列近场校准技术

毫米波阵列天线由于其阵元间距小,装配和生产过程带来的误差对通道的初始幅相带来较大的影响,因此必须对其进行校准。介绍了一种基于Phase toggle算法的近场校准方法,该方法不仅能够提高相控阵天线通道间幅相一致性,同时也能减少阵元间互耦的影响。试验结果表明,该校准方法稳定可靠,可有效地实现毫米波阵面的校准,具有广泛的工程适用性。     

有源相控阵天线的近场校准

为实现对相控阵天线的校准,降低幅相误差和阵元失效对天线性能的影响,提出了一种考虑互耦效应的近场校准方法。在利用近场扫描法完成逐一通道校准的基础上,使用旋转矢量法进行二次校准。在应用旋转矢量法（ REV)时,为使被测信号的变化明显,将大规模相控阵天线分为中间、边缘区域进行分区校准。通过二次校准可判定阵元是否失效,提高相控阵天线的幅相一致性;通过分区校准减小阵元间互耦的影响,缩短校准时间。仿真结果表明：此方法用于大型相控阵的校准具有较高的准确性,可改善校准结果。     

互阻抗精度对实现天线极低副瓣的限制

实现极低副瓣阵列天线需要作精确的互耦补偿.如果阵列的互阻抗(或互耦系数)矩阵确知,理论上可以精确补偿互耦的影响,从而实现极低副瓣接收。但无论是计算还是测量得到的互阻抗矩阵都只有一定的精度,这个精度最终决定了补偿效果。本文研究了极低副瓣阵列天线中互耦补偿对互阻抗精度的要求;推导出了互阻抗误差与通道幅相误差的关系;进而得到了互阻抗误差与副瓣电平的关系。     

阵列天线散射条件下的互耦校正

当阵列存在近场散射源时,互耦效应的分析和校正更加繁杂,这就导致了阵列互耦矩阵的参数化建模需要做进一步的扩展,使得互耦矩阵不再为方阵。然而现有的参数化互耦校正方法均假设互耦矩阵是一个具有特殊数学结构的方阵,对非方阵的互耦矩阵模型不适用。本文通过引入少量远离阵列且相互间隔较远的辅助阵元（互耦效应可以忽略）和方向未知的校正信源,提出了一种阵列天线散射条件下的互耦校正的参数估计算法。首先,推导了扩展后的非方阵互耦矩阵系数与方位依赖的幅相误差的等价关系;然后,对每次单源实验,得到校正源方位和各阵元方位依赖的幅相误差的联合估计,建立估计的幅相误差以非方阵互耦系数为参数的方程;最后,将多次单源校正得到的方程进行整合构建方程组,利用Tikhonov正则化方法求解不适定方程组实现互耦系数的有效估计,进而对阵列互耦进行校正。计算机仿真实验结果表明所提算法可以很好地解决阵列天线散射条件下的互耦校正问题,从而验证了算法的有效性。      

相控阵天线近场幅相校准

介绍了一种相控阵天线近场幅相校准的新方法,它不仅能校准相控阵的通道幅相差异还能对互耦进行校准.并且这种校准方法具有设备量小,稳定可靠的优点,具有广泛的工程适用性.     

阵列天线互耦、阵元位置误差和通道不一致性的校正

研究了阵列天线中由各阵元互耦、位置误差及通道不一致性引起的阵列流形误差的校正问题.在计算得到互阻抗矩阵对互耦实行补偿的基础上,利用单信号源可以实现各阵元位置、通道幅度和相位的较精确的估计,从而估计出综合误差存在情况下的阵列流形.这种方法解决了一般条件和复杂情况下代价函数难于收敛的问题.仿真结果表明了这种校正方法的有效性和稳健性.     

天线时域近场测量中的时基及幅度修正技术

 在天线时域近场测量中由于脉冲信号源的时基抖动和幅度变化所带来的误差是测量中最主要的误差,其中尤以时基误差最为严重,它使得方向图畸变到了无法容忍的程度.本文即针对此问题提出了天线时域近场测量中的时基及幅度修正技术.该技术在测量通道之外增加了一个参考通道,通过检测参考通道信号提取出脉冲信号源的时基及幅度变化,进而以此修正测量通道的信号.大量的实际测量表明该技术稳定可靠.通过对比试验发现,使用该技术的时域近场测量结果的精度达到甚至优于频域近场测量结果的精度.     

对数周期偶极子天线阵的互耦分析

结合1970年Robert H. Kyle提出的对数周期天线间互耦的分析方法和1973年Hyong K Choe、Charles E Smith提出的对数周期天线分析方法分析了对数周期偶极子天线组阵时单元间的互耦,给出了阵中单元考虑互耦与不考虑互耦影响的电流分布、阵中方向图以及驻波比,并用该方法和Feco仿真软件计算了天线阵方向图,二者较好的一致性表明了该算法的正确性,得到了互耦对天线性能影响的结论。     

综合孔径微波辐射计互耦模型与校正方法

利用阻抗参数法分析天线互耦,根据综合孔径微波辐射成像原理,通过耦合矩阵建立了综合孔径微波辐射计互耦模型。用给出的模型,对互耦引起的反演亮温失真和校正方法进行了深入的理论分析,并给出通过优化天线匹配网络减小互耦影响的方法。仿真结果表明了互耦模型和校正方法的有效性,清晰地反映了互耦造成的反演误差。     

超高频射频识别近场系统互耦效应中频率偏移研究

在超高频射频识别(UHF RFID)系统近场(NF)密集标签应用中,由于微带标签天线的结构特点,传统线圈间互阻抗表达式在预估系统频率偏移等互耦效应问题方面误差较大,精确性不够。首先,基于变压器模型,从无线电能传输的角度推导了近场密集标签间的互阻抗表达式。然后,结合近场电感耦合型标签,通过建立电磁仿真模型间接获取有关电气参数值。最后,验证推导公式并从影响双标签间互阻抗的环境因素角度去研究UHF RFID近场频率偏移问题。测试结果表明,当标签间距小于30 mm时,推导的互阻抗表达式应用于频率偏移计算误差范围为1.6～7.3 MHz。研究结果为基于标签间互阻抗预估UHF RFID近场标签间的互耦效应问题提供了参考依据。     

相控阵天线的互耦和近场校准

本文在分析相控阵天线近场特性的基础上,根据信号子空间的基本理论,结合模拟退火算法,提出了一种利用近场辅助源估计相控阵天线互耦系数的方法.大量的计算机仿真结果表明,本方法使用校准源少,校准源到天线阵距离近,算法稳健,即使在雷达工作、并且存在其它未知信号时,也能准确估计出天线阵的互耦系数.     

相控阵天线的互耦和近场校准

本文在分析相控阵天线近场特性的基础上,根据信号子空间的基本理论,结合模拟退火算法,提出了一种利用近场辅助源估计相控阵天线互耦系数的方法.大量的计算机仿真结果表明,本方法使用校准源少,校准源到天线阵距离近,算法稳健,即使在雷达工作、并且存在其它未知信号时,也能准确估计出天线阵的互耦系数.     

微带有源相控阵互耦效应及校准方法研究

研究了小型微带有源相控阵天线中的互耦效应及其校准问题。分析了阵元间互耦对微带阵列天线阻抗特性和辐射特性的影响,对散射矩阵法在互耦校准中的适用性进行了分析,提出了基于有源方向图的互耦校准方法。仿真分析结果表明,对于强互耦情况下小型微带有源相控阵的校准,散射矩阵法存在较大的误差,而有源方向图法更加有效。     

考虑互耦影响下的智能天线数字波束赋形

本文分析了阵列单元之间的互耦对智能天线阵列数字波束赋形（DBF）的影响。通过对天线子系统建立等效接收模型，对由理想半波振子组成的8单元圆阵（用于TD-SCDMA系统）进行矩量法（MOM）分析，得到表征单元之间互耦的广义阻抗矩阵，由此得到智能天线的互耦信息及其对天线性能（SINR）的影响。通过数值分析结果与试验的结果与对比可以看出互耦对副瓣电平和智能天线抑制干扰的能力有一定的影响。本文的分析对智能天线的研究具有一定意义。     

共享孔径交错稀疏阵列天线互耦误差建模与校正

共享孔径交错稀疏阵列天线是实现多功能阵列天线的有效途径。现有的参数化互耦消除方法都是针对均匀阵列天线展开的,其研究的互耦矩阵都是规则的方阵,对共享孔径交错稀疏阵列天线的互耦矩阵模型并不适用。在充分考虑共享孔径交错稀疏阵列天线中子阵内互耦的“稀疏”和“方位依赖”的特殊性后,通过将常规的互耦矩阵扩展表示为“非方”的“增广互耦矩阵”来对交错稀疏阵列天线子阵内和子阵间的耦合效应进行建模,并通过“增广互耦矩阵”的参数化估计最终实现了共享孔径交错稀疏阵列天线互耦误差的建模与校正。仿真结果证实了所提方法的有效性和可行性。     

信息理论与电子设备

0513569相控阵天线的互耦和近场校准[刊,中]/李杰//电子学报.—2005,33(1).—119-122(E2)本文在分析相控阵天线近场特性的基础上,根据信号子空间的基本理论,结合模拟退火算法,提出了一种利用近场辅助源估计相控阵天线互耦系数的方法。大量的计算机仿真结果表明,本方法使用校准源少,校准源到天线阵距离近,算法稳健,即使在雷达工作、并     

大型有源相控阵校准的MCM法及其误差分析

文献[1，2]对相控阵天线校准采用互耦测量的方法进行了讨论。本文对此方法进行了推广、并提出了一种用互耦法进行大型有源相控阵校准的新方法──MCM法[3，4]。在整个监测校准过程中，校准测量与各有源通道收／发监测信号幅相大小无关。本文进一步对MCM法的测量误差进行了研究，同时给出了MCM法和近场实测结果，并进行了比较。理论分析和实验结果表明，该方法在工程应用中具有较大的实用价值。     

口径积分法结合CST软件分析缝隙阵列天线罩

采用近场口径积分算法结合三维电磁仿真软件(Computer Simulation Technology,CST)仿真软件分析了带有多层介质天线罩的平板缝隙阵列.用CST对天线罩内的缝隙阵列天线进行仿真分析得到每个缝隙中心点的电磁场分布,对天线罩部分分析采用近场口径积分法分析天线罩部分对平板缝隙阵的影响.通过对该混合方法计算出的带罩平板缝隙阵列天线结果与CST全波仿真结果进行对比来验证该方法的正确性,结果表明:两者吻合很好.由于采用CST软件提取缝隙阵口径场考虑了阵元之间的互耦,较传统的理想阵元模型更加准确.混合方法避免了全波算法解决电大尺寸多层介质天线罩分析过程中耗费计算资源大、时间长的缺点.     

毫米波微带偶极子天线阵列

介绍了一种毫米波微带双面偶极子天线线阵。在单元天线设计的基础上，对相邻天线单元互耦的影响进行了仿真分析，然后根据实际测试结果，对相邻天线单元互耦的影响进行了分析。实测结果表明，该天线阵列具有较好的驻波和互耦性能，适合用于相控阵系统。     

两维DBF相控阵雷达的通道误差与通道均衡

阵元位置误差、阵元间互耦的影响、接收机通道的频率响应的差异都直接影响着雷达阵列信号处理的性能。有效地校正由上述因素产生的误差以获得良好的天线副瓣电平和信号处理能力，一直是人们着重研究的课题。本文针对两维DBF相控阵雷达，探讨窄带情况下通道误差对系统的影响和通道均衡的方法。