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。     

约束优化实现超低副瓣相控阵的多阶振幅量化

利用约束非线性最优化方法研究超低副瓣相控阵激励振幅的量化综合问题,通过对相控阵天线优化模型加入适当的约束条件,实现了二维可分离超低副瓣相控阵天线多阶振幅量化和单元间互耦的直接修正,该方法适用于各种形式相控阵天线的量化综合,最后给出了一些计算结果。     

一种相控阵天线网络相差中场校准新方法

针对相控阵天线网络相差,提出了一种中场校准新方法,建立了中场校准模型,分析了中场校准方法的基本原理。该方法对辅助天线位置进行估计,求出接近原阵面相位曲面的拟合曲面,得到阵面相位误差分布,通过相位补偿达到校准的目的。仿真结果表明,校准后的天线方向图第一级副瓣电平降低了3dB左右,第三、四级副瓣电平降低了5dB,归一化副瓣电平平均下降了2.5dB左右;校准后的方向图较为接近标准方向图。该中场校准方法操作简便,具有很高的工程价值。     

数字相控阵天线阵面的暗室测试方法研究

文中对数字相控阵天线阵面的暗室测试方法进行了研究,阐述了数字相控阵天线阵面的基本工作原理,针对其对测试系统的同步要求,以及不同时刻采样数据的相参要求,提出了专门的测试方法,并搭建了一套测试系统,通过对天线阵面样机的试验,验证了测试方法的正确性和准确度,为数字相控阵雷达天线阵面测试技术的发展提供了技术支持。     

基于MCM法的大型有源相控阵二维阵列校准

MCM法可以在没有微波暗室或外场条件不理想的情况下对大型阵列进行校准。文中将此方法应用于大型有源相控阵二维阵列校准,得到了基于MCM法的二维阵列口径分布推导公式,对该方法应用于二维阵列时的新特点新问题进行了分析,比较了不同推导方式下的阵列性能差异,并进一步对该方法的误差统计特性参数进行了研究,最后提出了MCM法在工程应用中需要注意的问题和应对措施。     

一种有源相控阵收发通道性能检测方法

提出一种相控阵收发通道检测方法.重点研究了检测天线个数选择、通道检测的时间片及时序编排、检测信号的产生和数据传输与处理.该方法在面阵内上方设置检测天线单元,通过与面阵天线单元之间信号耦合来实现检测,能快速对故障通道检测定位.需要的设备量少,经工程验证该方法有效.     

固态有源相控阵天线多阶振幅量化及副瓣特性的研究

本文研究了多阶振幅量化二维低副瓣固态有源相控阵天线的口径设计方法，结果表明，这种方法能够有效地降低固态有源相控阵的峰值副瓣电平，并且可适且于任意复杂口径天线。另外，对于随机幅相误差和单元（或Ｔ／Ｒ组件）失而引起的增益损失及峰值副瓣电平恶化也进行了分析。     

一种用PN码校正相控阵天线通道误差的新方法

为了校准相控阵天线通道间幅相误差,实现精确的数字波束形成,给出了一种用伪噪声序列(PN)码作为校准测试信号的在线校准方法(校准和通信可同时进行)。该方法由特定的校准站发送校准测试信号,被天线各阵元接收,并通过存在误差的各通道,在接收端用与发端相同的PN码作为本地信号与接收信号逐通道做相关运算,对各通道的相关峰值做比较可求出校准矢量进而完成校准。仿真结果表明,该方法可以有效校准相控阵天线通道间的幅相误差,校准后的波束方向图接近理想的波束方向图。     

幅相误差对有源相控阵天线副瓣的影响

对误差分布函数进行了理论分析,通过分析有源相控阵系统的组成,构建了其误差组成结构,并推导了误差计算公式.通过理论推导和仿真分析研究了幅相误差对有源相控阵天线副瓣电平的影响.结合误差计算公式和副瓣电平公式得到了实现所需副瓣电平的幅相误差分配方法.     

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.     

一种低剖面宽带天线阵设计

以印刷偶极子天线为阵元,令功分网络与阵元垂直交互放置,以降低阵列剖面高度,并结合紧耦合阵列思想,优化天线参数,最终实现L频段(0.8~2 GHz)8×8低剖面宽带阵列天线的设计。单列1×8天线子阵,阵元依E面排列,阵元间距设计为100 mm,可通过1个一分八功分器合成输出。扩展为8×8规模阵列,列间距设计为84 mm,可满足全频段(0.8~2 GHz)水平面±45°范围的扫描需求。仿真结果显示,该8×8阵列在水平面±45°扫描时,最大有源驻波小于2.5,阵列法向增益大于16.2 dBi。该阵列尺寸为648 mm×800 mm×64 mm,阵列口径效率优于90%。加工制作了单列1×8天线子阵,子阵尺寸为70 mm×800 mm×64 mm。测试结果与仿真数据吻合,测试结果显示,该天线子阵在0.8~2 GHz频段内驻波小于2.5,增益优于10 dBi。     

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.     

低互耦星载相控阵天线设计

介绍了一款工作于Ku频段的低互耦星载相控阵天线的设计方法, 采用在阵列单元周围加载金属腔体的方式降低阵列单元之间的互耦效应, 从而改善相控阵天线的方向图扫描特性.针对相控阵天线在二维±60°范围内低副瓣波束扫描的特点, 对5×5子阵和16×16阵列进行了研究, 验证了阵列的互耦降低方法的有效性和电性能.研究结果表明:相控阵单元间互耦小于-16 dB, 而相控阵单元在15.1~16.8 GHz电压驻波比小于2, 相对带宽11%;在频率为f₀±500 MHz范围内, E面3 dB波束宽度大于98°, 5 dB波束宽度大于113°, H面3 dB波束宽度大于113°, 5 dB波束宽度大于122°.在仿真设计的基础上, 研制了子阵天线试验样机, 测试结果与设计结果吻合良好, 证明了降低互耦方法的有效性, 天线单元方向图满足在±60°范围内波束扫描的要求, 可应用于相控阵雷达系统.     

一种宽带数字相控阵天线比幅曲线的设计方法

随着宽带数字化技术的发展,如何利用宽带DBF 技术在电子对抗领域中进行精确测角测向一直是研 究的热点。文中论述了一种宽带数字相控阵天线比幅曲线的优化设计方法,从多波束类型的选择出发,分析了和和 交叠电平的选择、空域覆盖和增益覆盖的取舍等问题,并且通过对雷达探测领域和差比幅曲线绘制方法的演化,得 到宽带数字和和比幅曲线的绘制方法,分析了基于正弦空间的多波束比幅曲线、中心频点的频率转移、侦察频点的 频率转移等问题,最终仅用一条标准比幅曲线进行装订即可解决宽带带宽内和扫描空域内的所有和和比幅测角问 题,该设计方法拟制的宽带多波束比幅曲线,可应用于宽带数字相控阵体制的雷达探测或电子对抗领域,在简化比 幅曲线数量、减少比幅曲线存储空间、提升比幅测角测向精度等方面均有明显的优势。     

一种新型相控阵天线校准技术

本文从信号合成原理出发研究了一种基于相位干涉的相控阵天线外场校准新方法,并结合超定方程组求解推导了相位差公式.该方法利用移相器进行通道相移特定状态的切换,通过多通道合成的功率值解算实现了对相位差的求解.对算法的机理分析和外场实验表明,这种校准技术正确有效.     

大型相控阵天线阵面相位中心定位技术研究

介绍了相位中心的定位方法--相位梯度法,分析了大型相控阵天线远场主瓣相位特性,明确指出大型相控阵天线相位中心位于天线的口径面上.在此基础上,结合相位梯度法与大型相控阵天线相位中心的特点,推导出了大型相控阵天线相位中心的定位方程组,该方程组可直接用于大型相控阵天线的相位中心定位,最后通过求解一个非对称加权的相控阵天线相位中心的实例验证了该大型相控阵天线相位中心定位技术的正确性.     

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。     

有源相控阵雷达多通道幅相校准研究

为实现有源相控阵天线的超低副瓣性能,对通道校准的剩余误差控制,以及通道间的幅相一致性提出了更高的要求.文中介绍了收/发校准的流程,阐述了基于快速傅里叶变换的天线阵面校准原理,对影响天线性能的误差进行了分析,提出了为提高校准精度采用的校准方法.仿真结果表明,在误差控制范围内,雷达的收发天线性能满足设计要求.     

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。