基于机电耦合的有源相控阵天线辐射和散射特性综合优化

针对有源相控阵天线的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)计算复杂、缩减困难,以及RCS与辐射性能难以兼顾问题,基于阵面结构变形与安装引起的辐射单元位置偏移分析,利用辐射单元相位误差,建立了有源相控阵天线阵列散射因子RCS的机电耦合模型.并基于该耦合模型,应用粒子群优化算法,优化阵面所有辐射单元的安装高度,以实现有源相控阵天线辐射性能和散射性能的全优.仿真结果表明,所建立的耦合模型及综合优化方法能够在保证有源相控阵天线辐射性能的条件下,有效缩减其RCS,具有重要的工程应用价值.     

基于差分进化算法的阵列天线二维波束展宽研究

针对阵列天线二维波束展宽的需求,文中提出了一种差分进化算法。该方法用一组多项式描述阵列中天线单元的相位分布,用差分进化算法对多项式的系数进行优化。给出了二维波束展宽应用实例,采用三维电磁仿真结果进行了验证。该方法的目标函数可以根据需要灵活设置,最终得到的阵列相位分布连续,性能稳定,可直接工程应用。     

低RCS相控阵天线设计

雷达天线是飞机的强散射源之一,对飞机整机RCS的贡献是显而易见的。雷达天线是特殊的散射体,其散射机理比普通散射体更为复杂。相控阵天线在低散射特性方面具有先天优势,对相控阵天线的结构项散射、模式项散射、RCS栅瓣3大强散射源进行了研究,分别对其散射机理进行了分析,并提出了相应的缩减方法,为低RCS相控阵天线的设计提供了依据。采用低RCS综合设计的相控阵天线其散射可以降低10 dB～20 dB,获得很低的RCS散射特性。     

一种低剖面阵列天线散射特性研究

宽频带宽角域隐身是下一代隐身飞行器平台的关键特征之一,发展超宽带低剖面高隐身传感器已成为下一代隐身飞行器平台的必然趋势。文章瞄准天线阵列超宽带、轻薄化、高隐身的需求特点,设计了一款低剖面的宽带宽角相控阵隐身阵列天线。采用强互耦超宽带相控阵列技术,使阵列天线具备超宽带轻薄化低剖面特征,并通过宽带宽角阻抗匹配、阵列误差控制等手段缩减阵列天线雷达散射截面。仿真及测试结果表明,该低剖面天线阵列具有优良的宽带宽角辐射特性和低散射特性,基本满足下一代隐身飞行器平台对轻薄化低RCS阵列天线的需求,具有一定的工程应用价值。     

一种大型阵列天线散射特性快速计算方法

:针对大型阵列天线的散射特征,提出了一种基于区域分解方法计算大型相控阵天线散射特性的快速计算方法,将相控阵天线的散射计算问题分解为求解反射板和辐射天线阵列两个子区域的问题,使以前不能在PC机上计算大型阵列天线的散射问题得以解决,并且计算速度快。该方法已经在工程中得到应用,通过与实测数据进行对比,计算精度可以达到±1 dB 以内。该方法在保证计算精度的同时可以大大降低计算复杂度,极大地提高了计算效率,为大型相控阵天线RCS预估提供了一种高效、可靠的解决方法。     

相控阵天线模式项散射特性研究

相控阵天线是隐身武器平台的重要散射源。该文通过相控阵天线散射模型对其模式项宽带散射特性进行仿真计算,并采用旋转目标散射中心成像方法对天线RCS仿真数据进行微波成像,研究了相控阵天线模式项散射的基本规律,并得到其散射中心分布图。仿真结果表明,相控阵天线斜置和天线端口阻抗匹配可大大减小威胁区域内模式项散射。研究结果对相控阵天线模式项RCS缩减工作具有良好的指导意义。     

毫米波共形相控阵雷达导引头的阵列稀布优化

该文针对毫米波共形相控阵天线阵列稀布引起的栅瓣问题,提出了一种最优极化(交叉极化电平最小)条件下的阵列稀布优化准则。该方法首先建立毫米波共形相控阵雷达导引头极化辐射方向图的数学模型,通过对圆极化和线极化两种极化方式下交叉极化电平的比较,选取最优极化方式,选定阵列稀布优化的两组基本参数,然后利用改进的粒子群进化(MPSO)算法优化两组参数条件下的阵元分布,对比阵元分布优化后的天线方向图确定阵列稀布优化的基本准则,来有效抑制由于阵列单元稀布而引发的栅瓣效应。仿真试验证明该准则的合理性。     

平面六边形稀疏阵列天线的优化

针对标准的差分进化算法只能处理连续空间的优化问题,提出了一种基于取整策略的差分进化算法。该方法只需要对优化变量进行四舍五入取整,就能够把标准差分进化算法用于稀疏阵列天线方向图优化。将取整策略的差分进化算法应用到六边形平面稀疏天线阵的布阵设计。为了计算六边形阵列天线的方向图,提出在口径中添加虚拟单元的计算模型,把六边形阵列转化为可以实现二维快速傅里叶变换的矩形阵列。以改善阵列峰值副瓣电平为目的进行仿真试验,结果表明,优化后的稀疏天线阵峰值旁瓣电平与采用遗传算法相比改善了4.5~5.1 dB,且具有计算速度快、稳定性好的优点。     

相控阵天线系统散射分析

该文采用S参数分析了有源相控阵天线单元馈电系统模型的接收机负载反射系数.将该反射系数代入阵列天线散射场基础理论公式分析了有源相控阵天线的散射场,将有源相控阵天线的天线模式项散射场分为天线模式反射散射场和天线模式相控散射场进行分析.最后通过一维线阵验证了理论分析结果.该分析方法和分析结果为相控阵天线RCS计算和控制提供了理论指导.     

基于GA和PSO算法的反射阵列仿真设计

遗传算法（GA）和粒子群算法（PSO）都属于进化算法,用于优化计算时,可以帮助寻找问题的最优解。将遗传算法和粒子群算法应用到反射阵列设计中,大大缩减了设计周期并提高了反射阵列性能。按照该方法设计出的极子阵列在10 GHz的高频下仍能保持大角度的RCS在-20 dB以上,并可以根据实际要求进行灵活调整,加工实物后进行实测,实测结果和仿真结果具有很好的一致性。     

大型陆基雷达监测系统性能的实验研究

对于监测系统的性能评价,最为直观的方法就是比较校准前后的远场方向图。对于陆基大型有源相控阵雷达,其方向图需要通过飞机或飞艇等工具在空中飞行测量,不仅设备量大,操作复杂,而且成本昂贵,而对监测系统性能的研究,没有必要测量阵面的完整方向图。文中提出了一个简单易行的方法,即在阵列中连续选取其中少数单元组成一个小阵列,其远场距离要比整个雷达阵列的远场距离小多,通过改装移动测试车辆,在地面远场处对小阵列的方向图进行测量、比较,就可以验证监测系统的效果。实验结果表明,小阵列校准后方向图与理论值符合,性能指标要明显优于校准前方向图,说明该监测系统可靠可行,可以应用到其他雷达的监测中。     

Back-to-back measurement for characterization of phased-arrayantennas

A back-to-back measurement method for characterizing phased-array antennas is described. The method yields the complex active impedance of an antenna in a large phased array at any desired frequency and scan angle without the need of a feed network to excite the antenna under test. This avoids the cost and de-embedding procedure associated with the feed network. Measurements are performed by using two different transmission networks to connect identical arrays in a back-to-back configuration. The new method is particularly well suited to printed antennas and is illustrated by using tapered-slot antennas. Back-to-back measurements in waveguide simulators compare well to traditional waveguide simulator measurements and measurements in an anechoic chamber compare well to results from computer codes based on the full-wave method of moments     

宽带低RCS超表面天线阵设计

该文利用电磁超表面与微带天线的结构高度相似性,设计了2种辐射特性几乎一致且具有反射相位差异的超表面天线,通过将2种天线单元进行棋盘布阵,在x极化波和y极化波照射下分别利用相位相消及匹配负载吸收实现了天线阵带内散射能量的抑制。实测与仿真结果表明:该超表面天线工作于6.0～8.5 GHz。x极化波垂直入射时天线单站RCS减缩6 dB带宽为6.2～10.5 GHz,最大减缩量达21.07 dB。y极化波垂直入射时天线的带内RCS减缩依然能达到3 dB以上。且实测与仿真结果吻合良好。该设计方法为实现天线阵带内RCS减缩提供了新的设计思路。     

Phase synthesis of antennas for a given radiation pattern in oneplane using piecewise linear aperture phase distribution

A phase-only method for the synthesis of planar aperture antennas for a given complex radiation pattern in one plane is reported. The problem is reduced to determining an appropriate aperture phase distribution in the form of a ruled function and solved for apertures with rectangular shape and an arbitrary amplitude distribution and for apertures of arbitrary shape and amplitude distribution. This method can be used for controlling the pattern of phased-array antennas. Results of computer modeling are presented     

采用FDTD法研究微带天线雷达散射截面的减缩

采用时域有限差分法(FDTD)方法以及新的含有内阻的磁流环激励同轴馈电模型研究了微带天线的辐射及散射特性,分析了集总负载加载和贴片表面开槽对微带天线雷达散射截面(RCS)的影响,研究了微带天线RCS减缩前后的回波损耗、增益及方向性的变化.研究表明,集总负载加载能降低谐振频率点的RCS,开槽方法能在天线辐射性能改变不大的情况下对微带天线的RCS具有较好的减缩作用.     

Integrated horn antennas for millimeter-wave applications

The development of integrated horn antennas since their introduction in 1987 is reviewed. The integrated horn is fabricated by suspending a dipole antenna, on a thin dielectric membrane, in a pyramidal cavity etched in silicon. Recent progress has resulted in optimized low- and high-gain designs, with single and double polarization for remote-sensing and communication applications. A full-wave analysis technique has resulted in an integrated antenna with performance comparable to that of waveguide-fed corrugated-horn antennas. The integrated horn design can be extended to large arrays, for imaging and phased-array applications, while leaving plenty of room for the RF and IF processing circuitry. Theoretical and experimental results at microwave frequencies and at 90 GHz, 240 GHz, and 802 GHz are presented     

An X-band experimental model of a millimeter-waveinterinjection-locked phased array system

An interinjection-locked 10 GHz model of a millimeter-wave phased-array system has been built and tested. It has been successfully demonstrated that this novel technique can be used to control limited-scan phased-array antennas. A beam shift of ±5° has been achieved with only one phase shifter in a four-oscillator system. Adaptability to monolithic fabrication and a reduction in the number of phase shifters required make this method attractive for use at millimeter-wave frequencies     

反射面天线带内雷达散射截面

天线的雷达散射截面是结构散射项和模式散射项两个部分组成。在天线工作频率上，虽然模式散射 可以通过调整馈源匹配使其很小，但是宽频带的匹配实现起来并不容易。     

基于EBG结构的波导缝隙天线RCS减缩研究

波导缝隙阵列天线具有结构紧凑、性能稳定等优点被广泛应用于雷达及卫星系统中,然而该天线会产生较强的雷达散射截面。文中采用在波导缝隙阵列天线上放置开槽的EBG结构,对其RCS减缩进行了研究。结果表明,在不影响天线辐射特性的情况下,加载该EBG结构可以有效地减缩波导缝隙天线的RCS。