一种考虑互耦的脉冲天线阵列快速计算方法

基于有源单元方向图思想, 提出了一种可用于计算脉冲天线阵列时域辐射场的快速方法.该方法在考虑单元间互耦的情况下, 将大型阵列的时域辐射场计算问题转化为一个小型阵列的计算问题, 大大地减少了计算量.采用文中的阵列综合方法, 结合有限积分法软件, 仅对一个5×5元阵列进行模拟, 即可推算出大型阵列的远场方向图, 其计算时间不超过全波模拟时的十分之一.计算结果与仿真软件的仿真结果吻合较好, 验证了方法的正确性.       

一种考虑互耦计算大型阵列天线辐射和散射场的新方法

为了解决考虑互耦情况下大型阵列天线的辐射和散射场的计算难题,提出一种基于有源单元方向图法结合小阵外推大阵思想的新方法.不同于以往先逐个计算阵列环境中各个单元的辐射和散射场,再利用叠加原理来求得阵列总场的传统意义下的有源单元方向图法.文中通过公式推导,简化了该方法的操作过程,将大型阵列的计算问题转化为两个小型阵列的总场计...     

考虑互耦的阵列天线辐射近场近似计算方法

针对大规模阵列天线辐射近场电磁兼容性问题,基于有源单元方向图原理和子阵信息的综合方法计算了大规模阵列天线辐射近场场强的分布。该方法采用等效技术获取大规模阵列天线的端口特性,进一步结合天线单元的远场数据综合分析得到大规模阵列天线的近场分布;计算结果表明,在满足天线单元辐射远场条件下,该方法能够准确计算出大规模阵列天线的辐射近场分布。相较于全波分析,本方法在保证精度的同时,提高了计算效率,并且具有良好的灵活性。通过全波分析的数值算例验证了该方法的正确性。     

考虑互耦影响的阵列综合

阵列天线综合一般是基于理想的单元天线方向图，而不考虑阵元间的互耦。本文提出了一种考虑互耦的基于遗传算法的阵列天线综合方法。该方法首先利用商用仿真软件分别计算阵列中各个阵元在阵列中的方向图，再通过遗传算法优化出目标方向图。通过实例比较可以看出，这种方法能够比较精确的仿真计算阵列的方向图，易于在工程上实现高性能的天线阵列系统。     

一种新型超宽带喇叭阵列天线

研制了一套16阵元的小型超宽带喇叭阵列天线,阵元天线由渐变横向电磁场(TEM)喇叭加框型电流环构成,分析了设计原理结构,给出了数值模拟结果并进行了试验研究。在每个单元馈入峰值电压4 kV,前沿180 ps超宽谱脉冲时,获得了rE值82 kV。整个系统紧凑小巧,具有较高的辐射效率,适合低功率情况下超宽谱脉冲的辐射。     

考虑互耦的圆形天线阵列方向图综合

利用圆形阵列本征激励模式的方向图矢量叠加，计算所需的阵列方向图，醉征励模式的方向图可由或测量获得，该方法适用于任意形式单元构成的圆形阵列方向图综合。     

一种双陷波超宽带阵列天线的设计

以传统矩形微带天线为基础模型,设计了一种双陷波超宽带阵列天线。阵列由两个相同结构的超宽带单极子天线构成,均由微带线馈电。通过在辐射贴片上蚀刻两个C型槽实现了WiMAX和WLAN频段的陷波,在两个贴片边缘开一个矩形缺口并加载寄生单元来提高隔离度。测试与仿真吻合度较好,天线覆盖2.5～12.0 GHz,具有3.3～3.7 GHz和5.1～5.9 GHz两个阻带,隔离度全部高于22 dB,峰值增益达6.7 dB,辐射方向近乎全向,可应用于UWB无线通信系统。     

三角形栅格阵列天线方向图的快速计算与优化

利用有源单元方向图法,提出分别采用小型直线阵和小型三角形栅格阵列外推计算大型三角形栅格阵列天线时域辐射场的两种等效方法,在考虑单元间互耦的同时极大地节约了计算时间。由于两种方法采用的小阵规模和布局不同,导致其计算精度和效率存在较大差异：第一种方法具有较高的计算效率,其计算时间不到仿真软件的4%,但第二种方法计算精度更高,其计算结果与有限积分法软件的仿真结果吻合良好,最大相对误差小于6%,计算时间不到仿真软件的11%。进一步结合第二种方法和田口算法对85元阵列的能量方向图进行优化,在波束宽度的制约条件下获得了较低的副瓣电平,优化时间不到半小时,验证了方法的高效性。     

一种高能脉冲天线设计分析

渐近线喇叭天线的传输模式为TEM波,因此不会产生色散,引起波形畸变,是辐射脉冲电磁波的理想天线。通过对渐近线喇叭天线组成各部分的设计与分析,介绍了一个应用于高能脉冲辐射条件下的渐近线喇叭天线的设计实例,具体描述了解决耐功率和驻波问题的方法,并进行了性能比较。测试和使用结果表明,所提方法切实可行,天线具有良好的阻抗特性和辐射特性,具有很好的实用价值。     

有源相控阵天线发射方向图测试简易方法

有源相控阵天线需要对接收和发射两种状态的天线方向图进行测试。现有天线测试远场只能进行接收态的方向图测试,介绍了在远场进行发射态方向图测试的一种简易方法。利用远场的测试转台和发射喇叭,使用频谱分析仪接收有源相控阵天线发射的数据,编制测试软件采集处理数据,即能实现有源相控阵天线发射方向图的测试。该测试方法简单易行。     

Genetic algorithms based analyses of nonlinearly loaded antenna arrays including mutual coupling effects

Initially, the analysis of a single nonlinearly loaded antenna is transformed into a nonlinear microwave circuit with the circuit elements representing the antenna element and the lumped load. This equivalent circuit is then reformulated into an optimization problem which can be solved by genetic algorithms. The analyses can also be easily extended to finite and infinite nonlinearly loaded antenna arrays including mutual coupling effects. Numerical examples show that the results by genetic algorithms are consistent with those using harmonic balance techniques. With the use of genetic algorithms, our analyses do not require a suitable guess of an initial solution and there exists no gradient operations in the iteration procedures. Therefore, the analyses are suitable for problems of nonlinearly loaded antenna arrays with any types of lumped loads and the array mutual coupling effects are included.     

一种利用相控天线阵综合扇区波束的方法

提出一种利用遗传算法优化得到的阵列天线综合扇区方向图的方法，并分析了其性能及对误差的敏感度。该阵列可用于TD-SCDMA系统实现分扇区技术和波束赋形技术的结合使用。     

多种群首领决策遗传算法优化阵列天线

针对简单遗传算法(Simple Genetic Algorithm,SGA)的不足,提出多种群首领决策遗传算法(Multi-Population Leader Dominating Genetic Algorithm,MPLDGA).通过将普通个体和首领进行交叉、多种群进化等策略,使得MPLDGA具有收敛速度快、全局搜索能力强、消耗时间短等优点.利用该算法,首先优化设计了18元线阵的激励系数,实现了覆盖-5°～25°的余割平方方向图,副瓣电平优于-30 dB.最后,优化设计了具有401个单元的平面稀疏阵列,实现了在稀疏率为60.8％时副瓣电平优于-21.9 dB.     

Application of a modified AEP method for calculation and synthesis of large-scale arrays

The standard active element pattern (AEP) method is presented to predict the radiation from large-scale arrays, in which the AEPs of large array are approximated by those of a small array. However, this method needs to compute and store each AEP of the small array. To avoid this fussy process, a novel AEP method is derived, which simply formulates the radiation field of the large array with that of two small arrays. Furthermore, using the AEP method to evaluate the fitness function of genetic algorithm, a low sidelobe level linear array of 16 aperture-coupled microstrip antennas is designed by optimisation of the element excitations. Numerical results show that the modified AEP method has the same accuracy as the Ansoft HFSS simulation while saving 71% computational cost compared to the standard AEP method.     

Evolutionary optimization for pattern synthesis and reduction of mutual coupling of linear antenna arrays

Optimal design of antenna arrays to minimize the mutual coupling effects in the geometrical arrangements of the linear antenna array (LAA) and circular antenna array (CAA) is dealt with in this work. Two different cases are considered to reduce the effect of LAA and CAA: Case‐1 in which the current excitations of the antenna array are considered to get the optimal radiation pattern of two geometry called LAA and CAA and Case‐2 in which inter‐element spacing and current excitations are both optimized for LAA geometry. A cost function that involves the mutual coupling factor as an optimization factor is developed to reduce the side lobe level (SLL), which takes mutual coupling effects into consideration. Excitation values and inter‐elemental spacing are optimized using particle swarm optimization (PSO). In LAA, for 8‐, 12‐, 16‐element arrays, SLLs are reduced by ?15.52, ?16.71, and ?17.78 dB in Case‐1. For the same sets of element arrays, SLLs were reduced by ?17.35, ?19.71, and ?20.26 dB in Case‐2. In CAA, the current excitations of the antenna array are optimized. For 8‐, 12‐, and 16‐ element arrays, SLLs are reduced to ?7.405, ?10.52, and ?9.43 dB, respectively. The arrays coded with the help of MATLAB based computation and the results obtained by MATLAB are validated by using CST.     

平方公里阵天线新技术综述

天线是射电望远镜系统关键组成部分, 其性能对于望远镜的观测能力有着决定性的影响.数十年来, 射电望远镜天线技术不断发展, 在有效接收面积、观测带宽和视场等各个方面取得了巨大进步,并推动了新的科学发现.文章对射电天文领域出现的多项先进的天线技术, 包括整体成型面板、相控阵馈源、超宽带单波束馈源和孔径阵列等进行了详细的介绍.作为国际上正在积极推进的平方公里阵(Square Kilometre Array, SKA)的关键技术, 这些技术已经取得了重要突破, 其他领域的天线也可有所借鉴.     

导航卫星阵列天线的快速现场系统校准算法

阵列天线接收处理全球卫星导航信号时,由于天线和射频前端的非理想性,会在不同方向卫星信号中引入不同的载波相位偏差,从而破坏卫星导航接收机距离观测量准确性。针对此问题,提出了一种易实现的卫星导航阵列天线的快速现场系统校准算法。校准过程分为通道校准和天线校准：通过开机和周期进行的通道校准实现阵列天线接收射频前端的通道响应测量;通过与接收处理不同卫星基带数据的数字接收机配合,实现阵列天线的现场阵列流形矢量校准。仿真验证了所提校准算法的正确性和有效性。     

线天线及天线阵的时域传输线矩阵法分析

本文针对线天线及天线阵的频域分析方法的缺点，首次将时域传输线矩阵法应用到这一领域，应用时域ＴＬＭ法时，只需经过一次运逄就可以得到天线及天线阵各个区域的场特性，本文计算方法及数值结果表明，运用时域ＴＬＭ法可以对各种大型天线阵进行有效的分析，便于工程应用。