基于PSO/FDTD的波导缝隙天线优化设计

设计了一种16阵元波导缝隙天线,其阵元在波导宽边中心线一侧排列。该设计采用 泰勒分布进行阵列综合,利用粒子群优化算法（PSO）与时域有限差分法（FDTD）在不同偏 置位置对谐振长度进行优化。由于该天线属于非谐振式波导缝隙阵,设计的关键是调整缝隙 对宽边中心线的偏移。仿真结果表明天线指标与设计要求吻合,证明了设计方法的可行 性。     

L频段共形相控阵天线研制

为满足机载系统的需要,给出了共形相控阵天线的分析和设计过程,同时研制了一种高度仅为0.14波长的准八木天线单元。利用三维电磁仿真软件HFSS对天线单元和共形相控阵进行了仿真设计,并研制了一套L频段共形相控阵天线。该天线由天线阵面、波束形成网络和波控器等构成。天线阵面由4个天线单元组成,共形安装在机头上。经实际测试,共形相控阵天线阵面的和波束在扫描范围内增益大于10 dBi,并具有较低的副瓣电平;差波束零深小于-20 dB。     

基于粒子群算法的低副瓣天线阵列的设计

文中基于粒子群算法,在考虑单元天线之间耦合因素下,通过对一个8元直线阵的辐射单元馈电幅度进行优化,实现了天线方向图的低副瓣性能;天线实验样件的测量结果与仿真结果一致性好,进而说明了该方法是有效的。     

采用FFT-PSO策略的多约束稀疏阵天线方向图综合

采用稀疏布阵的相控阵测控天线，阵元等幅激励时的阵列峰值副瓣电平无法满足指标要求。在考虑天线增益、半功率波束宽度等指标约束时设计了合适的适应度函数，并基于粒子群算法(PSO)对阵元激励幅度进行优化以降低天线副瓣电平。同时，分析了等间距栅格平面阵列天线方向图与离散傅里叶变换的关系，采用快速傅里叶变换(FFT) 降低了阵列方向图计算复杂度。仿真结果表明，该方法可有效降低峰值副瓣电平和计算复杂度。     

一种小规模超宽带相控阵天线设计

目前基于阵元间强耦合效应已设计出超宽带相控阵天线，但是其规模较大。针对规模小或者在扫描方向上规模小，如何增强阵元间耦合而实现超宽带相控阵天线的问题，采用平衡对踵Vivaldi天线(BAVA)作为天线单元，优化天线单元辐射金属的形状，并采用镜像法布阵天线单元设计出一个小规模4×16的斜极化超宽带相控阵天线。仿真和试验结果表明，采用的方法可以增强小规模超宽带相控阵天线的阵元间耦合效应，实现频率0.8f0~2.0f0驻波比小于2，法向增益达17.34~23.0 dBi，在±45°范围内实现无栅瓣扫描。该小规模超宽带相控阵天线已在实际工程中应用。     

采用非线性最小二乘法实现双频圆形天线阵的方向图综合

研究了20GHz和30GHz双频段圆环阵列天线的方向图综合方法。采用了非线性最小二乘法对影响天线方向图的诸多参数，如单元的幅度和相位、单元间距以及单元在阵中的位置进行优化设计，以使双频段阵列方向图在最小二乘意义上逼近预先给定的理想方向图。仿真结果表明该方法可行、有效。     

遗传算法在宽窄波束切换天线阵设计中的应用

采用对天线单元开关通断的方法,使天线阵形成不同的远场辐射方向图,实现阵列天 线方向图宽波束和窄波束的切换。对一个24元线阵天线阵进行了设计。提出了一种改进 的遗传算法及其目标函数模型。采用该算法对天线阵各个天线单元的电流幅度进行了优化 计算,计算结果显示能够产生满足设计要求的宽波束和窄波束方向图。最后采用HFSS软 件进行了仿真,计算结果与仿真结果吻合,证明了所提方法的有效性。     

新型Ka频段宽角扫描圆极化相控阵天线

提出了一种新型的Ka频段圆极化相控阵天线。天线单元以单馈电开槽贴片天线为基础实现圆极化，通过微带贴片表面加载介质和辅助辐射器，展宽了天线波束宽度并优化了单元轴比。以该天线为阵列单元，采用顺序旋转布阵技术优化得到的2×2子阵，其辐射方向图具有良好的旋转对称性，由该子阵扩展形成的相控阵天线，有效地实现了圆极化宽角扫描特性。以8×8矩形阵列为例，仿真分析了此类二维相控阵天线波束扫描过程中的方向图和极化特性。研究结果表明，天线在工作频段内可实现方位360°、俯仰±60°扫描，扫描范围内天线增益波动和轴比均小于3 dB，同时该天线具有低剖面（高度尺寸为0.08λ0，λ0为空气介质波长）、结构简单、易于加工和集成等特点，非常适合小型化或一体化相控阵天线系统应用。     

圆形微带贴片直线阵列天线的分析和设计

微带天线具有低剖面、体积小和易于与载体共形等优点,因而在雷达、移动通信、卫信通信等领域获得了广泛的应用。针对工作频率为15GHz时的圆开微带贴片辐射单元,研究和以此辐射单元构成的微带直线阵列天线的分析和仿真,为实际天线系统的研制提供了参考。     

一种高增益微波光子天线阵列的设计

设计了一种中心频率为20 GHz的8单元微带光子天线阵列,利用微波光子技术解决了传统微波技术在高频、宽带等方面的问题。天线单元为矩形微带贴片天线,馈电网络采用具有λ/4阻抗匹配枝节设计的多级T型等分功分器。采用光子上变频技术产生20 GHz的微波信号,光载微波信号经光纤传输后由阵列天线发射。利用三维高频结构电磁场仿真对该天线阵模型的搭建和优化进行仿真,结果表明天线阵仿真阻抗带宽为1.15 GHz,在带宽内最大增益为13.6 dBi。将天线阵列应用到微波光子系统发射端,测量结果表明,最大增益可以达到6.92 dBi。该天线阵列性能良好,可广泛应用于未来移动通信网络覆盖领域。     

应用PO-AI方法分析加罩OAM天线的辐射特性

应用物理光学-口面积分（PO-AI）方法，数值分析加载天线罩的轨道角动量（OAM）波天线的辐射特性，评判介质天线罩对各阶模式OAM波的辐射特性、幅相分布以及模式纯度的影响程度。通过与现有文献中天线罩实例的测试值相对比，验证了算法的正确性和有效性；考察了开口波导环形阵列OAM波天线工作于不同的模式阶数时，半球形天线罩所引起的空间场幅-相分布的变化。在此基础上，计算了一个正切卵形、多层介质天线罩情况，验证了PO-AI 算法对复杂结构的适应性。从数值结果可见，天线罩对高阶OAM辐射波的幅值分布影响较大。数值计算也证实该算法可以快速预估介质罩存在时OAM波形的畸变程度，有助于实现对天线罩各参数的快速优化。     

共形天线阵元位置误差校正的辅助阵元法

共形天线的安装和测量以及载体平台表面的变形和振动均会引起阵元位置误差,严重影响 共形天线的测向性能。通过设置４个方位未知的精确校正的辅助阵元,实现了共形天线大尺度三维 的阵元位置误差校正。给出了阵元位置误差条件下共形天线导向矢量的方位依赖的幅相误差等效 表示模型;基于子空间原理得到等效的方位依赖的幅相误差估计,进而得到共形天线阵元的三维位 置误差估计。该方法可以实现共形天线校正信源来波方位和阵元三维位置误差的联合但“去耦”估 计。计算机仿真结果验证了共形天线阵元位置误差校正的辅助阵元法的有效性     

一种新型的介质反射面天线

提出了一种新型的多层介质结构的反射面天线，反射平面上所需要的相位补偿通过选择合适的介质厚度来实现，使用几个多层圆形介质即可满足条件。与传统的高增益天线相比，该结构设计简单，加工方便。验证了几种不同层数的结构和一个等口径的抛物面反射面天线。加工并测试了一个采用Vivaldi做馈源的4层结构的反射面天线。仿真和测试结果均表明该天线具有良好性能。     

阵列天线在UXB系统标校中的应用

测量船基地现有标校塔与测量船距离只有980 m,无法满足高频段统一X频段（UXB）系统天线的远场标校距离条件。针对这一难题,提出了一种利用阵列天线合成准平面波的方法,实现在近场距离条件下的远场标校。在现有标校塔上架设安装阵列天线设备,利用16个单喇叭天线组成4×4的天线阵,并通过控制单个喇叭天线元的幅度和相位,使得传播到测量船UXB天线口面处由阵列天线合成的电磁波是准平面波,满足X频段天线远场标校要求。综合运用最优化理论和遗传算法,对阵列天线元的幅度和相位权值进行调节和优化,使得合成的电磁波更为接近准平面波。计算机仿真实验和外场条件下的实际测试均验证了该方法生成的准平面波能够满足UXB天线远场标校要求。     

一种单层双频宽带GNSS测量型天线设计

基于单介质层结构,设计了一款双频宽带全球卫星导航系统（GNSS）测量型天线,天线采用单层高性能轻质复合材料作为双频微带天线共用的辐射介质基板。双频辐射贴片单元采用共面齿轮结构设计,并在天线单元外围设置一系列短路销钉来有效改善天线轴比带宽、低仰角辐射增益等参数,四馈点馈电技术和宽带耦合相移馈电网络的应用保证了天线相位中心稳定度更加可靠。设计结果表明,该双频天线单元大于等于5 dBi的辐射增益带宽均大于245 MHz,高低频3 dB轴比带宽分别为-76°~76°和-116°~116°,低仰角90°增益滑落均小于11.5 dB,经实物样机对比测试分析,实测结果与仿真结果基本吻合。实测频谱显示,该天线工作频段覆盖目前在运行的四大导航系统全部工作频点,较好满足GNSS精确测量与定位系统终端设备应用需求。     

全空域多目标测控天线技术研究

航天技术的快速发展使得在轨飞行器的数量迅速增长,传统上基于抛物面天线的测控技术已经不能满足未来全空域内同时多目标测控的需求,为此,提出了一种解决方案,采用共形阵列天线和数字多波束形成技术,在全空域内同时形成多个波束,每个波束指向一个测控目标,实现同时对多目标的测控。根据提出的方案,研制了原理样机,进行了外场试验,结果表明样机的功能和主要技术指标与设计相符合,证明了技术方案的正确性。     

易与空气板线馈电网络结构一体化的天线单元设计

空气板线馈电网络由于具有损耗小、耐功率高、幅相控制容易等特点而广泛应用于平面阵列天线中.天线辐射单元与空气板线馈电网络结构一体化,结构紧凑、集成度高,便于制造和装配,可大大降低成本和周期.文中介绍了两种天线单元形式及仿真结果,给出了一种天线单元及由其组成线阵的试验结果,表明其具有良好的性能,满足实际使用要求.其设计思想具有良好的扩展性.     

阵列模糊问题的分析

在对波达方向(DOA)估计最为经典的MUSIC算法研究的基础上,分析了线阵模值问题产生的原因,利用MATLAB软件对均匀线阵的不同间距结构进行了计算机仿真。根据对仿真结果的分析,提出了多值模糊问题的解决方法。     

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。