基于一种舰载圆柱相控阵天线的波束形成研究

发布时间：2017-05-14 08:02

  本文关键词：基于一种舰载圆柱相控阵天线的波束形成研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：舰载圆柱相控阵天线可以获得较高的增益,能够提高数据通信系统的辐射功率,从而有效地缓解通信信号在海洋环境中的传输衰减问题。通过对天线阵元的初始馈电相位进行相应的船摇姿态补偿和校正,可以保证在船体发生摇摆运动时,天线在水平面内依然可以维持较为稳定的全向波束。结合阵列数字信号处理技术,天线还可以在不同方向上形成定向波束并进行扫描,还能够根据电磁干扰信号的来波方向,准确、快速地在波束方向图上相应的位置处形成零陷,从而有效地抑制干扰信号,提高接收信号的信噪比。本文基于一种舰载圆柱相控阵天线样机开展了相关波束形成的研究工作。首先,将有向阵元在阵列中的有源辐射方向图拟合函数引入到圆柱阵中,进行理论分析计算和建模仿真验证。其次,利用波束形成算法对阵列形成不同波束方向图时阵元所需的幅度、相位加权矢量进行计算,获得各个阵元的幅度和相位数据,并通过数字衰减器和数字移相器分别对阵元激励的幅度和相位进行控制,用以调整阵列方向图的主波束指向、零陷位置等。最后,在微波暗室中对该型天线样机的波束形成性能进行了方向图测试,测试数据表明,该型天线样机的波束形成性能基本上满足了指标设计要求,为其在船舶平台上进行安装使用奠定了良好的基础。
【关键词】：圆柱相控阵 有向阵元 波束形成 零陷
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN821.8
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题的研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外的研究动态与现状10-13
• 1.3 本文的主要研究内容与创新点13-16
• 第二章 阵列天线理论及仿真16-35
• 2.1 引言16
• 2.2 蝶形印刷偶极子天线的设计16-20
• 2.2.1 基于基片集成波导－微带线转换器结构的偶极子16-18
• 2.2.2 基于偶极子天线方向图的拟合函数18-20
• 2.2.3 数学建模过程中的若干假设前提20
• 2.3 均匀直线阵理论及仿真分析20-25
• 2.3.1 直线阵的阵形结构20-23
• 2.3.2 直线阵的仿真分析23-25
• 2.4 均匀圆环阵理论及仿真分析25-30
• 2.4.1 圆环阵的阵形结构25-27
• 2.4.2 圆环阵的仿真分析27-30
• 2.5 均匀圆柱阵理论及仿真分析30-34
• 2.5.1 圆柱阵的阵形结构30-32
• 2.5.2 圆柱阵的仿真分析32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 圆柱相控阵天线的波束形成仿真35-63
• 3.1 引言35
• 3.2 圆柱相控阵天线的全向波束形成仿真35-46
• 3.2.1 船体不发生摇摆时的波束形成仿真36-39
• 3.2.2 船体横摇 10°，，纵摇 0°时的波束形成仿真39-41
• 3.2.3 船体横摇 0°，纵摇 5°时的波束形成仿真41-42
• 3.2.4 船体横摇 15°，纵摇 7°时的波束形成仿真42-44
• 3.2.5 阵元螺旋分布的全向波束形成仿真44-46
• 3.3 圆柱相控阵天线的定向波束形成仿真46-51
• 3.3.1 主波束指向(90°,45°)时的波束形成仿真47-48
• 3.3.2 主波束指向(90°,105°)时的波束形成仿真48-49
• 3.3.3 主波束指向(70°,105°)时的波束形成仿真49-51
• 3.4 圆柱相控阵天线的零陷波束形成仿真51-61
• 3.4.1 Root-MUSIC算法51-54
• 3.4.2 基于Root-MUSIC算法的空间谱估计仿真54-55
• 3.4.3 Gram-Schmit算法55-56
• 3.4.4 基于Gram-Schmit算法的零陷波束形成仿真56-61
• 3.5 本章小结61-63
• 第四章 圆柱相控阵天线样机的波束方向图测试63-73
• 4.1 引言63
• 4.2 天线样机的全向波束方向图测试63-66
• 4.2.1 船体不发生摇摆时的方向图测试64-65
• 4.2.2 船体横摇 10°，纵摇 0°时的方向图测试65
• 4.2.3 船体横摇 0°，纵摇 5°时的方向图测试65-66
• 4.3 天线样机的定向波束方向图测试66-69
• 4.3.1 主波束指向(90°,105°)时的方向图测试67-68
• 4.3.2 主波束指向(70°,105°)时的方向图测试68-69
• 4.4 对方向图测试结果的误差分析69-72
• 4.4.1 阵元间的互耦影响分析69-70
• 4.4.2 仿真模型与天线样机之间的差别分析70
• 4.4.3 数字移相器和数字衰减器的量化误差分析70-71
• 4.4.4 阵元通道的附加幅相误差分析71-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第五章 总结与展望73-75
• 5.1 总结73-74
• 5.2 展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-81
• 学术论文和科研成果目录81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 胡慧琳;谭云华;朱柏承;周乐柱;;不同环境影响下共形蝶形天线性能的理论分析[J];电波科学学报;2010年06期

2 卢德兼;;多干扰下GPS接收机抗干扰自适应算法[J];计算机应用;2009年S2期

3 曹正才;;舰载雷达常用稳定方式坐标变换[J];雷达与对抗;2010年01期

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本文编号：364584