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阵元互耦对小间距线天线阵方向图影响的研究

阵元互耦对小间距线天线阵方向图影响的研究

作者：田永生哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高频超视距雷达工作在短波波段,为了保持一定的天线阵性能,天线阵尺寸通常也较大。为了把高频超视距雷达装载到军舰上,天线阵小型化是一项关键技术。本文就是以此为出发点,将半波长细线对称振子线天线阵作为研究对象,以分析天线阵列的... 详细信息

高频超视距雷达工作在短波波段,为了保持一定的天线阵性能,天线阵尺寸通常也较大。为了把高频超视距雷达装载到军舰上,天线阵小型化是一项关键技术。本文就是以此为出发点,将半波长细线对称振子线天线阵作为研究对象,以分析天线阵列的互耦影响为核心,讨论互耦对几种方向图综合技术的影响,并从两种不同的角度提出了对阵元互耦的校正方法。最后通过分析阵列输入阻抗的幅相不一致性导致的阵元间幅相差异提出了一种利用阵元互耦来实现方向图综合的方法。论文的主要工作:矩量法是一种分析细线对称振子天线准确而有效的方法。所以本文首先运用矩量法对细线对称振子阵中阵元互耦效应进行了分析和计算。对阵列天线的基本原理进行了介绍。由于超方向性阵列天线可以提供比普通阵列天线好得多的方向特性。本文尤其对线阵的Schelkunoff单位圆综合法和Chebyshev-Dolph超方向性综合法作了详细的分析。在对超方向性线阵进行分析的基础上,讨论了互耦对超方向性阵的影响。比较了互耦对等幅同相天线阵、Chebyshev-Dolph天线阵、Schelkunoff阵和Chebyshev-Dolph超方向性阵天线远场方向图的影响。并分析了阵元互耦导致的输入阻抗幅相不一致。在最后一章中,基于阵元互耦对方向图的影响,从两个不同角度,提出了对阵元互耦的补偿方法。最后通过对天线阵幅相特性的观察分析,提出了一种利用阵元互耦引起的阵元幅相差异来得到所需方向图的新途径。

关键词：天线阵方向图综合阵元互耦幅相一致性互耦校正

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一种高增益微带天线阵的设计

一种高增益微带天线阵的设计

作者：杨晓宇吉林大学

学位级别：硕士

微带天线由于具有体积小、重量轻、易于加工、易与有源器件和电路集成为单一模块等诸多优点,得到广泛的研究和应用。但是由于其本身结构特点,单独的微带天线增益比较低,在要求高增益的场合达不到要求,所以往往将多个微带天线组合成天线... 详细信息

微带天线由于具有体积小、重量轻、易于加工、易与有源器件和电路集成为单一模块等诸多优点,得到广泛的研究和应用。但是由于其本身结构特点,单独的微带天线增益比较低,在要求高增益的场合达不到要求,所以往往将多个微带天线组合成天线阵列使用。本论文通过对微带天线和天线阵基本原理的分析,设计了一种八元均匀直线微带天线阵,通过使用Ansoft公司的高频电磁场仿真软件HFSS,对所设计的天线结构进行仿真计算,通过对天线阵各基本参数的调整,找到符合设计要求的具体参数,然后根据对所得结果的分析计算,进一步研究了将直线阵转化为平面阵之后的性能变化,比较两种阵列各自的优缺点。研究结果表明,阵列元数增多,在调整好相对距离相位的情况下,方向性会随着元数增多变强,但是同时也会产生更多的副瓣。平面阵对于抑制垂直轴向方向上的主瓣宽度有明显效果,整体方向性要比直线阵更好。

关键词：微带天线天线阵高增益 HFSS仿真

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飞行载体上低副瓣共形天线阵的综合

系统工程与电子技术 1993年第11期15卷 20-24页

作者：张莉李世智北京理工大学电子工程系

本文给出了在考虑飞行载体对天线阵性能影响的情况下,低副瓣共形天线阵的综合方法,并针对给定的载体形式,对某一共形阵进行了综合。结果表明,载体的影响可以通过适当的激励加以补偿,使天线在实际工作环境中具有良好的性能。

关键词：共形天线天线阵天线波瓣飞行体

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双阻带陷的小型化超宽带天线阵设计与研究

双阻带陷的小型化超宽带天线阵设计与研究

作者：赵飞飞电子科技大学

学位级别：硕士

自从2002年FCC开放了3.1GHz到10.6GHz的频段以后，超宽带无线通信受到了广泛的关注，也使UWB天线得到前所未有的重视。相反对UWB天线的设计要求也提出了各种各样新的挑战，提出了小型化、宽频段、效率高、辐射全向，脉冲波形保真度高等... 详细信息

自从2002年FCC开放了3.1GHz到10.6GHz的频段以后，超宽带无线通信受到了广泛的关注，也使UWB天线得到前所未有的重视。相反对UWB天线的设计要求也提出了各种各样新的挑战，提出了小型化、宽频段、效率高、辐射全向，脉冲波形保真度高等要求，进而使得UWB天线的研究更具有挑战性。首先，本文在前人对UWB微带天线研究的基础上进行结构优化，提出了近似半圆型贴片的天线结构。通过对结构的简化处理既保存了单极子天线的超宽带优点又实现了小型化。通过开槽的形式实现了具有多阻带特性的UWB微带天线设计。由于本文需要设计一个超宽带天线阵，因而后续又对Wilkinson功分器进行了相关的仿真设计，仿真结果显示满足超宽带天线阵的设计要求。其次，在之前单极子天线以及功分器设计的基础上进行天线阵的设计。由于之前的工作是分开进行的，因而在超宽带天线阵的设计过程中要考虑到两片微带天线之间的耦合以及功分器自身的辐射效应。通过相关参数的优化仿真，最终实现了超宽带天线阵的设计。最后，在超宽带天线阵的设计基础上进行阻带设计。第一条阻带采用圆弧形缝隙设计，优化结果显示天线阵具有在5.1-5.9GHz频段阻带。第二条阻带提出两种结构形式：一种采用在地板上开倒U型结构缝隙的形式，另一种采用SRR环型结构缝隙。两种结构都很好地实现了8.0-8.6GHz频段的阻带设计。并且具有双阻带特性的超宽带天线阵的辐射特性也满足设计要求。而后对两种形式的UWB天线阵进行了时域仿真，仿真结果显示具有双阻带特性超宽带天线阵可以在其远场自由空间内不失真地辐射脉冲信号。

关键词：超宽带通信天线阵单极子天线 Wilkinson功分器双阻带

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卫星导航天线阵抗干扰测试场景设计技术研究

卫星导航天线阵抗干扰测试场景设计技术研究

作者：马洪林国防科学技术大学

学位级别：硕士

天线阵抗干扰技术是提升卫星导航接收机导航战能力的有效手段，天线阵抗干扰接收机性能评估与测试技术成为制约天线阵抗干扰接收机性能提升的关键因素之一。本文基于这一背景，对天线阵抗干扰性能测试时的场景设计技术进行了深入研究，... 详细信息

天线阵抗干扰技术是提升卫星导航接收机导航战能力的有效手段，天线阵抗干扰接收机性能评估与测试技术成为制约天线阵抗干扰接收机性能提升的关键因素之一。本文基于这一背景，对天线阵抗干扰性能测试时的场景设计技术进行了深入研究，对提升天线阵抗干扰算法开发效率及天线阵抗干扰性能评估测试效率均具有积极意义。论文首先从基本理论出发，分析了卫星导航天线阵抗干扰基本原理、天线阵抗干扰性能评估指标，阵列输出信噪比。在此基础上，综述了目前常用的天线阵抗干扰性能测试方法及场景设置方法，为后文天线阵抗干扰性能分析和场景设计树立了理论基础。针对传统测试中场景设置的不足，结合“奇异点”现象，理论上分析得出天线阵抗干扰性能与信号干扰物理空间夹角并无直接对应关系，根本因素是信号干扰导向矢量的几何空间夹角。进一步通过大量仿真实验，再次表明尽管通常认为信号和干扰方向的夹角越大，抗干扰性能越好，但仍然存在多个干扰和信号方向相差很大，而阵列增益却很小的情况，验证了理论分析结果。由于奇异点现象的存在，使得天线阵抗干扰性能评估对场景设置提出了挑战。传统的限定信号干扰物理空间夹角的做法存在明显不足。鉴于此，论文对天线阵测试时的场景设计的代表性进行了研究。本文提出了一种给定天线阵型下获取最优性能的信号干扰场景设置方法，有效构造出了一类典型场景。下一步将对另一类性能较差的典型场景开展研究。仿真结果表明，以4元阵为例，按照本文方法设置的信号干扰场景，阵列增益可达到理论最大值6dB。证明了本文方法的有效性。最后在我国北斗二号卫星导航系统下，对天线阵外场测试方法进行了研究。通过静态用户对天无线测试，大量的实际测试结果证明了导航信号接收载噪比与信号干扰的物理夹角并不对应，有力支撑了本文的分析结论。

关键词：卫星导航天线阵抗干扰性能阵列增益场景分析测试方法

面向不同天线阵的洁化算法评价与并行化处理研究

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面向不同天线阵的洁化算法评价与并行化处理研究

作者：徐旭军昆明理工大学

学位级别：硕士

天文射电观测在研究天体方面是一个重要的手段,但因为射电观测仪在UV平面内采样点是有限的,造成了UV覆盖不完全,所以得到的并不是真实的图像,它会包含很多虚假成分,需要使用一定的方法对得到的图像进行恢复以得到真实图像,所以通常对射... 详细信息

天文射电观测在研究天体方面是一个重要的手段,但因为射电观测仪在UV平面内采样点是有限的,造成了UV覆盖不完全,所以得到的并不是真实的图像,它会包含很多虚假成分,需要使用一定的方法对得到的图像进行恢复以得到真实图像,所以通常对射电观测仪采集到的图像数据进行过滤嘴化来恢复得到真实的图像。为了提高两种算法的执行效率,讨论了GPU的多线程并行和两种洁化算法在GPU上的并行实现,另外针对中国新一代厘米分米波射电日像仪(CSRH)讨论了如何使用GPU对CSRH的海量数据进行处理。本文首先使用40面天线对T型阵,Y型阵和螺旋阵三种阵型进行模拟,通过天线阵中的各天线相关得到天线阵的UV覆盖,然后讨论了三种阵型UV覆盖的分布,T型阵和Y型阵UV覆盖不均匀,计算得到这两种阵型较螺旋阵冗余较大,采样点会变少。接着给出了三种阵型的脏束,分析了三种阵型脏束中旁瓣的特点,T型阵和Y型阵的天线分布在特定的方向上,所以其构成的脏束在某些特定的方向上存在突出的旁瓣,而螺旋阵旁瓣不像这两种阵型规则分布且旁瓣较小适合于图像恢复,在接下来的两种洁化算法的实验中也证实了螺旋阵更适合图像恢复。其次论文中重点讨论了Hogbom算法和Clark算法对两种算法在不同天线阵形成的UV覆盖下对图像的洁化效果,实验结果得到螺旋阵是更适合图像恢复的阵型。同时还讨论了影响两种洁化算法对图像洁化恢复的相关参数：Hogbom算法的Y(循环因子)的大小(即循环迭代次数)和退出条件大小(即迭代的深度);Clark算法的主迭代循环和副迭代循环的次数以及实现Clark算法时设置的限定参数。接着讨论使用GPU实现Hogbom算法和Clark算法的并行。由于天文图像数据比较大,仅依赖于CPU处理数据的能力很难高效的完成,因此在本文中利用GPU实现了Hogbom算法和Clark算法的数据并行化。通过分析Hogbom算法和Clark算法的执行流程,两种算法主要是傅里叶变换和对矩阵数据的运算,依据CUDA的多线程编程思想,得到两种算法适合以数据并行方式实现并行化,并且在实现中使用了合并模式访问矩阵数据和使用共享存储器存储来提高数据的访问速度,从而进一步提高算法的执行效率。最后讨论了新一代厘米分米波射电日像仪产生数据量规模很大,为了保证CSRH海量数据处理的实时性,并且考虑CSRH在时间、空间和频谱的高分辨率特性,在CPU-GPU实现可靠的、高速的、并行的数据处理算法处理CSRH的海量数据。依据CSRH的特性,阐述了GPU处理数据相较于其它处理方式的优势,以及指出了CSRH数据处理所依赖的傅里叶变换在GPU上实现的高效和实时性。同时提出了GPU在CSRH海量数据处理上存在的一些困难和在算法并行实现中存在的难点,以及如何针对CSRH系统特性设计出高效,准确处理其海量数据的并行算法。

关键词：洁化算法天线阵 GPU CUDA

WiFi/WiMAX双频天线阵及合路器设计

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WiFi/WiMAX双频天线阵及合路器设计

作者：田永康大连海事大学

学位级别：硕士

近年来,无线通信技术迅猛发展,涌现出大量不同类型的通信网络,使用户置身于一个纷繁复杂的异构网络环境当中。异构网络融合技术不仅是构建无所不在通信网络的迫切要求,也是下一代网络发展的必然趋势。异构网络之间的协作和融合已成为当... 详细信息

近年来,无线通信技术迅猛发展,涌现出大量不同类型的通信网络,使用户置身于一个纷繁复杂的异构网络环境当中。异构网络融合技术不仅是构建无所不在通信网络的迫切要求,也是下一代网络发展的必然趋势。异构网络之间的协作和融合已成为当前业界关注的焦点。WiFi和WiMAX是近年来发展起来的新型网络系统,各有适用范围,它们的融合具有很大优势,因此,WiFi/WiMAX双频系统有着广泛的应用前景。天线和合路器是双频系统中的两个关键部件,论文研究WiFi/WiMAX双频天线阵及合路器的设计与实现方法。论文首先采用中心开槽、半圆环微带线馈电的伞形单极子天线结构实现单频天线,然后通过在伞形天线上端引入一个适当大小的圆形贴片的方法实现了双频特性。根据单个天线的增益及天线的设计要求,论文通过将四个单元天线组成均匀直线天线阵的方式提高增益,达到了设计要求。该天线阵由一分四等分Wilkinson功分器馈电网络进行馈电,并通过多节阻抗匹配技术展宽了功分器的频带,使其能同时覆盖WiFi和WiMAX频段。论文合路器的功能是通过T型接头将两路带通滤波器连接起来而实现的,并通过增加频率选择性部件来提高两路信号间的隔离度。两路信号分别从覆盖WiFi和WiMAX频带的带通滤波器引出,通过调节滤波器和T型接头之间的两段微带线的长度和馈电点的位置,获得了较高的隔离度和回波损耗。滤波器分别采用双模带通滤波器和开口谐振环滤波器两种形式实现,进而设计了两款不同类型的合路器。论文采用理论设计和电磁仿真软件优化相结合的方法进行设计,并根据设计结果进行了实物的加工和测试。测试结果表明,天线阵增益在WiFi频段达到了3.75dBi,在WiMAX频段达到了5.77dBi,且方向性良好;两款合路器在频带范围内的回波损耗均在15dB以上,隔离度基本都在30dB以上,基本达到了设计要求。

关键词： WiFi WiMAX 异构网络融合天线阵合路器

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天线阵的电动力学理论

现代雷达 1979年第1期 58-65页

作者：郭燕昌方能航

本文对用数值法研究天线阵理论问题的文章作了述评。重点放在苏联人的文章方面,因为在关于天线阵理论的外国文献中,对于苏联学者的文章很少注意。探讨了各种基本方法,并对其具体应用的文章作了述评。

关键词：天线阵电动力学理论文章合成问题辐射系统辐射元绕射理论相控阵天线阵列单元

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舰载任意形状超分辨测向天线阵列技术的研究

系统工程与电子技术 2001年第11期23卷 22-24,104页

作者：刁鸣熊良芳李一兵哈尔滨工程大学电子工程系黑龙江哈尔滨150001

论述了利用空间谱估计进行超分辨测向的基本理论 ,分析并给出了适用于任意形状超分辨测向天线阵的通用测向算法 ,并采用差值算法对被测信号的频谱范围进行了扩展 ,利用Music算法及Matlab语言编制了相应的软件 ,同时对两种常用测向天线... 详细信息

论述了利用空间谱估计进行超分辨测向的基本理论 ,分析并给出了适用于任意形状超分辨测向天线阵的通用测向算法 ,并采用差值算法对被测信号的频谱范围进行了扩展 ,利用Music算法及Matlab语言编制了相应的软件 ,同时对两种常用测向天线阵的性能进行了计算机仿真实验研究 ,并给出了一些具体的实验结果。此结果可作为超分辨测向工程实现的技术参考。

关键词：超分辨测向天线阵测向天线算法谱分析舰载天线