相控阵天线相位误差对波束指向的影响

本文介绍了影响相控阵天线波束指向的因素,对相位误差对波束指向的影响,从几个方面进行了定量分析计算,并提出了提高指向精度的随机馈相技术。     

相位误差对相控阵天线影响分析与改进

为减少相位误差对相控阵天线的影响,介绍了相控阵天线数字移相器相位量化误差产生的原理,分析了相位量化误差对相控阵天线波束指向精度和天线波束性能的影响。为改善这一情况,提出采用递推比较补偿馈相法代替传统的确定性馈相法,通过对2种方法进行比较分析,证明在不改变硬件的条件下,递推比较补偿馈相法能够减少相位量化误差的影响,降低波束指向误差的极大值和均方差,提高相控阵天线的指向精度和波束性能。     

随机相位误差对相控阵天线的性能影响

为了对随机相位误差对于相控阵天线波束指向精度和副瓣电平的影响进行分析,以一维均匀直线阵为模型,采用概率统计的手段对波束指向误差的数学期望、方差和峰值副瓣电平进行了推导,并对此结果进行了计算机仿真验证和比较.仿真结果表明,理论公式推导得到的结论与仿真实验的各项结果吻合良好.     

应用微粒群算法修正相控阵相位量化误差

针对相控阵天线波束指向受数字移相器量化相位影响而偏离预定指向的问题,从理论上研究了微粒群算法的应用模型,根据随机馈相的基本原理,修正了算法中微粒位置和速度因子的活动范围,计算机仿真的结果验证了该方法的可行性和有效性.     

幅相误差对阵列天线相位中心的影响分析

为精确预测阵列天线相位中心的特性, 研究了阵列口径的幅相误差对阵列天线相位中心的影响.对阵列天线相位中心的求解方法进行了简要论述, 得出了阵列天线相位中心的计算方法; 采用该方法对一个算例阵列进行仿真计算, 分别引入均匀分布和正态分布的幅相误差, 计算得出不同类型幅相误差造成的天线相位中心变化.分析计算结果可以得出, 幅相误差对阵列天线相位中心可造成显著影响, 并且该影响与幅相误差分布类型和误差限有关.该研究结论可用于指导高精度阵列天线的设计.     

相控阵天线适当随机馈相法对相位量化瓣的抑制

适当随机馈相法,对于减小相控阵天线波束指向误差,确有成效,已经作了比较.本文对改进型适当随机馈相法在降低相位量化所引起的寄生副瓣电平方面的作用作了分析,用计算机模拟计算,并进行了比较.结果表明,适当预加相位法性能较差,适当相位误差均值为零法和适当二可能值法的性能相近,比适当预加相位法略胜一筹.     

大型相控阵天线相位量化瓣的相关抑制法

相控阵扫描量化瓣的抑制方法，基于移相器量化相位结尾误差的进位概率以及进位概率的相关传递，有效地抑制了由有限移相器位数引起的控阵扫描量化瓣，极大地降低了抑制大型相控阵扫描量化瓣的计算优化时间。     

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.     

相控阵天线指向误差分析

首先对相控阵天线的指向误差进行了概述,并对由相位误差引起的随机误差进行了分析。通过比较相控阵天线指向误差的测试结果与分析结果,确定了产生其系统误差和随机误差的主因。对型号批产时的质量控制具有一定指导作用。     

相位量化对MLS相控阵天线波束指向影响的研究

分析了MLS相控阵天线量化波束指向误差形成机理;介绍了相控阵天线的几种常用的馈相方式,详细讨论了各种馈相方式对量化误差的影响,并通过仿真定量地给出了在每一种馈相方式下量化波束指向误差的大小;建立亍存在初始相位误差的相控阵天线系统的量化误差模型,通过对模型的仿真求解给出了实际系统中量化误差的大小。     

基于铁电移相器的Ka波段低成本相控阵天线研究

为解决铁电体陶瓷移相器中高相对介电常数材料间的匹配问题,研制了一种可用于Ka波段低成本相控阵天线的新型铁电体陶瓷材料移相器,并用其设计制作了一种一维电扫低成本相控阵天线。结果表明:通过利用三级阻抗匹配技术,所制新型移相器中高相对介电常数材料间的匹配问题得到了有效解决。当外加偏置电压约为11 kV时,该移相器可在损耗小于2.2 dB的情况下实现360°相移。     

阵列天线相位中心的计算与分析

为了得到阵列天线的相位中心,本文从阵列天线的场表达式推导出阵列天线远场区的相位方向图与选取的参考点之间的关系式。并根据该关系式,应用最小二乘法得出了求解阵列天线的视在相心的方法。结合得出的结论,对一个矩形平面阵进行了仿真实验,实验证实了本方法的有效性。同时发现,阵列单元在不同角域内对应的视在相心不同,并且阵列天线的视在相心主要取决于阵列单元在相应角域内的视在相心。     

基于复合左右手传输线相移器的串馈相控阵天线

基于电调复合左右手传输线相移器,提出了一种新型相控阵天线波束控制方式：通过电压控制相移器的相移,从而使相控阵天线中心频率工作在边射方向,并允许向边射外的两个方向进行扫描。作为实例,设计制造了一个应用在ISM波段的平面串联馈电贴片相控阵天线,并对其进行了测试。结果表明：该相控阵天线可实现连续扫描,边射方向波束倾斜小(2°...     

DESIGN AND ANALYSIS OF MULTI-STEP AMPLITUDE QUANTIZATION WEIGHTED 2-D SOLID-STATE ACTIVE PHASED ARRAY ANTENNAS

An aperture design technique using multi-step amplitude quantization for two-dimensional solid-state active phased arrays to achieve low sidelobe is described. It can be applied to antennas with arbitrary complex aperture. Also, the gain drop and sidelobe degradation due to random amplitude and phase errors and element (or T/R module) failures are investigated.     

Electromechanical coupling modelling of distributed MEMS phase shifter for phased array antennas

MEMS phase shifter has many advantages as the ‘steering wheel’ of phased array antenna beam steering. The deformation of mechanical structures of MEMS phase shifter influenced by the complex environmental factors, which became the biggest obstacle to further enhance the performance of phased array antennas. The electromechanical coupling model between the bridge height and phase shift of the distributed MEMS phase shifter is developed. The coupling model could be used to predict the phase error and determine the bridge height tolerance for the deformed MEMS phase shifter. The simulation results of four-bit distributed MEMS phase shifter with 15 bridges illustrate the validity of coupling model and demonstrate the application potential for engineering design and test.     

多波束相控阵天线角度测量方法

在雷达、通信、测控等领域中,基于相控阵天线的幅度和差单脉冲测角技术是基本方法,但该方法通过旋转法向方向图去近似表示子波束方向图,并用一阶泰勒公式近似表示子波束接收信号幅度,从而带来非噪声因素误差,最终导致目标角度估计精度不高。为此,通过相控阵天线同时产生两个形状相同但相互独立的子波束,旋转波束指向中心轴方向的方向图函数来确定两个子波束的方向图函数,并用高阶泰勒公式对子波束接收信号幅度进行近似,从而减少误差。仿真和硬件测试结果表明所提方法能够有效提高测角精度。     

相控阵天线空域极化特性的高频仿真分析

以天线的空域指向为变化因素来分析研究相控阵天线的空域极化特性,推导了偶极子线性阵列在空域波束电扫时的极化特性.采用三维电磁仿真平台(XFDTD)设计了具有625个单元的平面矩形相控阵天线,计算了天线远场的主极化和交叉极化分量,进而利用空域极化描述子得到了不同波束指向下典型相控阵天线极化特性的变化规律.结果表明:相控阵天...     

宽带星载DBF相控阵天线设计与实现

针对低轨卫星通信天线波束"等通量"覆盖的赋形要求,采用遗传算法对天线阵列进行了多目标平衡优化综合.根据SHA阵和波束覆盖的空间旋转对称性,在波束空间和阵元空间内进行阵元分组,将波束形成矩阵自由度降为1/3,简化了遗传算法参数数量,为波束形成因子复用奠定基础.针对16波束宽带输入,利用DFT滤波器组、复用式波束形成网络、单音闭环校正等算法设计了分布式数字波束形成器和幅相校正单元,运算量降为原来的4.5%,节省硬件资源80%.最后首次完成了16波束61阵元星载DBF相控阵天线样机的研制,暗场测试结果表明波束增益达到等通量覆盖要求,验证了以上算法和工程设计的正确性与有效性.     

ADC量化位数对阵列天线GNSS接收机的影响

在处理全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）卫星信号时,针对模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）量化位数不同导致输出的信号信噪比下降的问题,推导了阵列天线波束形成后输出信号的信噪比理论计算模型,分析了ADC量化位数对阵列天线抗干扰GNSS接收机的性能影响。在7阵元天线且ADC量化位数为10的条件下,理论模型分析和数据仿真结果表明最大抗干扰能力约为85 dB。通过确定ADC量化位数与抗干扰GNSS接收机抗干扰能力之间的关系,其结论为工程应用中抗干扰GNSS接收机的ADC选型和设计提供了理论依据。