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电光系统 2024年第1期 34-37页

作者：牛旭博孙凤义关梦然买鹏中国电子科技集团公司第二十七研究所郑州450047

文章针对常规频段越来越拥挤的频谱问题,突破思维定式,超越常规频段,设计了一种Ka频段圆极化宽波束天线。该天线主体辐射结构为单馈点圆极化方形贴片微带天线,并通过金属腔体扩展辐射波束。对天线的电性能进行了仿真分析,仿真结果表明:... 详细信息

文章针对常规频段越来越拥挤的频谱问题,突破思维定式,超越常规频段,设计了一种Ka频段圆极化宽波束天线。该天线主体辐射结构为单馈点圆极化方形贴片微带天线,并通过金属腔体扩展辐射波束。对天线的电性能进行了仿真分析,仿真结果表明:天线在29.5CHz~30.5CHz范围内电压驻波比小于2,在典型频点值30GHz下辐射右旋圆极化波,可以提高天线的抗干扰能力和接收信号的能力,天线的3dB波束宽度大于等于130°,是常规天线3dB波束宽度的两倍,可以在极广空域内辐射接收能量。

关键词： Ka频段圆极化宽波束天线

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宽波束抗多径多模卫星导航天线设计

宽波束抗多径多模卫星导航天线设计

作者：王佳慧大连海事大学

学位级别：硕士

随着通信技术的不断发展,全球卫星导航系统的用户越来越多,应用的环境越来越复杂,对卫星导航天线的要求也日益增高。目前,准确获取收发装置的动态信息对监控、救援等具有重要意义,提高定位精度成为全球卫星导航系统的新要求。卫星导航... 详细信息

随着通信技术的不断发展,全球卫星导航系统的用户越来越多,应用的环境越来越复杂,对卫星导航天线的要求也日益增高。目前,准确获取收发装置的动态信息对监控、救援等具有重要意义,提高定位精度成为全球卫星导航系统的新要求。卫星导航天线是重要的通信部件。为了满足高精度定位要求,通常需要终端天线具有宽3-dB轴比波束宽度(Axial Ratio Beam Width,ARBW)和宽半功率波束宽度。由于信号在传播过程中产生的多径干扰经常从天线的背面接收,具有抑制反向交叉极化性能的圆极化天线的抗多径性能较好,也可以提高定位精度。此外,相较于单一卫星导航系统,多个卫星导航系统中的卫星数目更多,多模卫星导航天线更能够避免覆盖盲区,进而提高定位精度。因此,论文在辽宁省“兴辽英才计划”项目(XLYC2007067)的资助下,对宽波束抗多径多模卫星导航天线进行了研究,取得的主要成果如下:(1)提出了一款兼具宽轴比波束与抗多径性能的宽带卫星导航天线。首先,采用耦合馈电技术展宽天线阻抗带宽,为了补偿耦合馈电引入的较大容性,在辐射贴片和地板之间插入空气层。在此基础上,将短路探针放置在辐射贴片四周,以展宽天线的3-dB ARBW,同时减小天线尺寸。最后,通过将地板开槽技术与不同曲率弯曲金属枝节加载技术结合,进一步展宽了天线的3-dB ARBW,并有效抑制了后向交叉极化辐射,提高了天线的抗多径性能。实测表明,该天线的10-dB阻抗带宽和3-dB轴比带宽分别为1.04-1.7 GHz和1.06-1.68 GHz。在BDS B1/B2频段、Galileo L1/E5b频段、GPS L1/L2频段和GLONASS L1/L2频段处均获得了超过200°的3-dB ARBWs和超过20 dB的前后比,实现了具有宽3-dB ARBW及强抗多径性能的宽带卫星导航天线,在GNSS高精度定位领域具有广阔的应用前景。(2)提出了一款输出幅度和相位平坦的紧凑型宽带正交四馈电网络。该四馈电网络由输出幅度和相位平坦的小型宽带混合环和小型宽带正交耦合器组成。其中,通过使用并联短路耦合四线替换传统混合环中的3λ/4传输线,有效展宽了混合环的频带。在此基础上,通过使用电容/电感元件加载传输线获得了宽带范围内平坦的输出相差特性。通过将该混合环的两个差分输出端口分别与两个小型宽带正交耦合器连接,实现了输出幅度和相位平坦的紧凑型宽带正交四馈电网络。实测表明,该馈电网络在40%的相对带宽内获得了大于10 dB的回波损耗,小于1 dB的幅度差以及90°±5°的相位差。结果表明馈电网络能够为兼具宽轴比波束与抗多径性能的宽带卫星导航天线提供稳定的圆极化激励。(3)提出了一款宽波束抗多径的宽带全向卫星导航天线。通过采用单同轴馈电的方法,解决了传统宽带圆极化天线因需正交馈电网络而导致的尺寸较大问题。此外,通过采用在圆形辐射贴片上蚀刻涡旋槽的方式,解决了传统单馈圆极化天线阻抗带宽较窄,无法兼容多个卫星导航系统的局限。在此基础上,采用短路探针连通辐射贴片和地板,并在地板上蚀刻与辐射贴片旋转方向相反的涡旋槽,有效展宽了该天线的3-dB ARBW,提高了其抗多径性能。在1.14-1.59 GHz频率范围内,天线驻波比小于2;在1.17-1.66GHz频率范围内,轴比小于3 dB。此外,在θ=0-180°范围内,在BDS B1/B2频段、Galileo L1/E5b频段、GPS L1/L2频段和GLONASS L2频段处均获得了超过100°的3-dB ARBWs和半功率波束宽度,后向交叉极化小于-13 dB。结果表明天线在GNSS波段上拥有优异的宽波束和抗多径性能,具有较大的高精度定位潜力。(4)设计了两款适用于兼具宽轴比波束与抗多径性能的宽带卫星导航天线和宽波束抗多径宽带全向卫星导航天线的天线罩。通过HFSS参数分析,得到对原天线性能影响最小的天线罩结构和尺寸。仿真表明,宽轴比波束、抗多径宽带卫星导航天线在加载天线罩之后,辐射特性会受到一定的影响,但在BDS B1/B2频段、Galileo L1/E5b频段、GPS L1/L2频段和GLONASS L1频段处仍可实现大于200°的3-dB ARBWs和大于20 dB的前后比。宽波束抗多径宽带全向卫星导航天线在加载天线罩之后,在θ=0-180°范围内,仍可以在BDS B1/B2频段、Galileo L1/E5b频段、GPS L1/L2频段和GLONASS L2频段处获得超过100°的3-dB ARBWs和半功率波束宽度,后向交叉极化小于-13 dB。

关键词：卫星导航天线多模宽波束抗多径高精度定位

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宽波束多子阵SAS线频调变标成像算法

华中科技大学学报（自然科学版） 2015年第9期43卷 59-65页

作者：田振唐劲松钟何平张森海军工程大学海军水声技术研究所湖北武汉430033

针对现有基于窄波束假设的多子阵合成孔径声纳(SAS)成像算法忽略了非停走停时间和偏置相位中心误差的方位空变性,在宽波束条件下将导致成像质量下降这一问题,在考虑非停走停时间二阶方位空变性和偏置相位中心误差三阶方位空变性的基础上... 详细信息

针对现有基于窄波束假设的多子阵合成孔径声纳(SAS)成像算法忽略了非停走停时间和偏置相位中心误差的方位空变性,在宽波束条件下将导致成像质量下降这一问题,在考虑非停走停时间二阶方位空变性和偏置相位中心误差三阶方位空变性的基础上,提出一种适用于宽波束的高分辨多子阵合成孔径声纳线频调变标成像算法.该算法通过数据预处理将多子阵的回波数据转化为收发合置的形式,进而利用经典的单阵线频调变标算法实现高分辨多子阵合成孔径声纳复图像的重建,仿真试验和湖试实测数据成像结果验证了所提算法的有效性.

关键词：成像技术合成孔径声纳多子阵宽波束非停走停时间线频调变标算法

基于差分进化算法的宽波束及低副瓣阵列天线设计

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舰船科学技术 2022年第22期44卷 115-119页

作者：章敏段安民孙晓肖文超中国船舶集团有限公司第七二二研究所湖北武汉430205

天线方向图综合作为阵列天线设计与实现的一项重要技术,对复杂系统的随机全局最优化问题提出了更高的要求。本文基于基础差分进化算法,对实际工作中经常遇到的阵列方向图宽波束设计问题和低副瓣设计问题,进行差分进化算法的优化设计与... 详细信息

天线方向图综合作为阵列天线设计与实现的一项重要技术,对复杂系统的随机全局最优化问题提出了更高的要求。本文基于基础差分进化算法,对实际工作中经常遇到的阵列方向图宽波束设计问题和低副瓣设计问题,进行差分进化算法的优化设计与实现。算例的优化过程和结果表明,差分进化算法与传统优化算法相比,具有不需要初值信息,优化速度快,善于处理多参数优化问题等优点,有一定实用价值。

关键词：差分进化算法宽波束低副瓣阵列天线

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宽波束多子阵合成孔径声呐非线性CS算法

西北工业大学学报 2017年第3期35卷 469-474页

作者：范乃强王英民西北工业大学航海学院陕西西安710072

现有的多子阵合成孔径声呐成像算法大都是基于等效相位中心近似思想,在成像中通常忽略非"停-走-停"和方位向空变的影响,这在宽波束条件下会导致图像散焦。提出了一种兼顾成像精度和实现效率的宽波束多子阵合成孔径声呐非线性CS成像算法... 详细信息

现有的多子阵合成孔径声呐成像算法大都是基于等效相位中心近似思想,在成像中通常忽略非"停-走-停"和方位向空变的影响,这在宽波束条件下会导致图像散焦。提出了一种兼顾成像精度和实现效率的宽波束多子阵合成孔径声呐非线性CS成像算法。利用泰勒展开的方法推导了回波信号相位的高阶项,进一步提高了相位补偿精度,并在高阶相位补偿中提出将调频率近似为随时延差量一阶线性变化和二阶非线性变化关系式的方法,充分考虑了PCA方位向的空变性对图像聚焦的影响。仿真实验结果表明,新算法比传统算法具有更好的成像聚焦质量,可以很好满足宽波束多子阵合成孔径声呐成像的需求。

关键词：多子阵合成孔径声呐宽波束 CS算法相位中心近似方位向空变泰勒级数

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宽波束柱面共形毫米波微带天线设计

电波科学学报 2008年第2期23卷 272-275页

作者：毛文辉朱旗王少永徐善驾中国科学技术大学电子工程与信息科学系安徽合肥230027

提出了一种利用保距变换设计宽波束圆柱共形毫米波微带天线的方法,并利用保角变换设计了该天线的馈线。作为实例设计了一个宽波束柱面共形毫米波微带天线单元以及一个由八个该天线单元组成的天线线阵,ANSOFT HFSS软件的模拟结果证明了... 详细信息

提出了一种利用保距变换设计宽波束圆柱共形毫米波微带天线的方法,并利用保角变换设计了该天线的馈线。作为实例设计了一个宽波束柱面共形毫米波微带天线单元以及一个由八个该天线单元组成的天线线阵,ANSOFT HFSS软件的模拟结果证明了该设计方法的可靠性。与传统的微带天线和阵列相比,本文提出的微带天线单元具有较大的波束宽度,由其构成的线阵在大角度扫描时,具有低副瓣以及较宽的周向波束。

关键词：毫米波微带天线保距变换保角变换宽波束特性阻抗

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宽波束高频雷达的超分辨率时-空级联处理

电波科学学报 2006年第5期21卷 677-681页

作者：周浩文必洋吴世才马志刚武汉大学电子信息学院湖北武汉430079

针对在宽波束高频雷达目标探测中传统傅立叶变换频谱分析方法多普勒分辨率较低的问题,提出了一种全超分辨率的时-空域级联信号处理方法。首先利用多重信号分类(MUSIC)算法获得频域超分辨率谱估计,构造出相应于各信号频率的信号子空间,... 详细信息

针对在宽波束高频雷达目标探测中传统傅立叶变换频谱分析方法多普勒分辨率较低的问题,提出了一种全超分辨率的时-空域级联信号处理方法。首先利用多重信号分类(MUSIC)算法获得频域超分辨率谱估计,构造出相应于各信号频率的信号子空间,将原始信号向各子空间进行投影变换以获得相应于各信号频率的阵列快拍,然后利用其进行空域超分辨率谱估计,获得相应的到达角。利用该方法能有效地采用短相干积累时间进行多目标的频率-到达角参数估计,从而有效地提高了宽波束高频雷达的目标探测和跟踪性能。数值仿真实验验证了该方法的有效性。

关键词：高频雷达宽波束目标探测超分辨率多普勒到达角多重信号分类法

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宽波束双基地高频雷达海杂波谱特性研究

哈尔滨工程大学学报 2010年第12期31卷 1573-1579页

作者：仇永斌张宁谢俊好哈尔滨工业大学电子工程技术研究所黑龙江哈尔滨150001

双基地角在杂波单元内的连续变化导致宽波束双基地高频雷达的海杂波谱不同于窄波束.为了揭示这种差异,在G ill和W alsh窄波束双基地海面雷达散射截面积(RCS)基础上,提出了宽波束双基地海面RCS模型;结合高频地波雷达方程,得到宽波束双基... 详细信息

双基地角在杂波单元内的连续变化导致宽波束双基地高频雷达的海杂波谱不同于窄波束.为了揭示这种差异,在G ill和W alsh窄波束双基地海面雷达散射截面积(RCS)基础上,提出了宽波束双基地海面RCS模型;结合高频地波雷达方程,得到宽波束双基地海杂波功率谱密度模型,通过仿真计算得到海杂波谱的具体形态.理论分析和仿真结果表明,在发射机附近以及基线附近的雷达探测区域,宽波束海杂波谱具有明显的展宽效应.

关键词：双基地高频雷达双基地海杂波双基地海面RCS 宽波束

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宽波束超声波流量计Lamb波发射技术研究

大连理工大学学报 2004年第4期44卷 528-532页

作者：李明伟王芳张波大连理工大学电子工程系辽宁大连116024

宽波束超声波流量计的研究是超声波流量计发展的趋势,但目前专门针对管道流量测量的宽波束理论研究较少.为此,在建立管道声路模型的基础上,推导了适用于管道流量测量的Lamb波的色散方程,给出了在管道中通过调整超声波发射频率激发Lamb... 详细信息

宽波束超声波流量计的研究是超声波流量计发展的趋势,但目前专门针对管道流量测量的宽波束理论研究较少.为此,在建立管道声路模型的基础上,推导了适用于管道流量测量的Lamb波的色散方程,给出了在管道中通过调整超声波发射频率激发Lamb波的方法,并分析了在该条件下管道中的声场分布,从而建立了一套管道Lamb波理论.在此理论基础上,设计了验证管道Lamb波理论的实验方案,实验数据与理论推导基本吻合,因此从实验角度验证了管道Lamb波理论的合理性.

关键词：宽波束超声波流量计 Lamb波发射技术色散方程声场分布声路模型