Ka波段相控阵中场校准方法研究

发布时间：2017-08-17 03:27

  本文关键词：Ka波段相控阵中场校准方法研究

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【摘要】：相控阵天线是由阵列天线发展而来的，由许多相同的辐射单元按一定规律排布构成，各单元的幅度激励和相位关系是可以控制的，用来改变天线口面上的电磁场分布，获得所需要的定向辐射或接收有源相控阵天线的校准技术，是随着有源相控阵天线技术的发展而不断进步的一门综合性技术，它的主要任务是保证天线在整个生命周期内的性能特性可靠性和可维修性，对有源相控阵天线进行故障判断定位性能评估校准，完成保障和维护 随着相控阵雷达技术的发展，不同形式不同波段以及各种规模的相控阵天线不断开发并得到应用，相应地与之相适应的各种校准和测量方法也处在不断发展中本文对ka波段相控阵天线中场校准方法开展研究，主要研究内容有各种校准方法的研究与比较，根据幅相误差对天线方向图的影响，提出精度要求，分析误差来源，设计校准方法，仿真校准过程；通过幅相误差来源的分析提出对各种误差源的控制要求，使相控阵校准过程能够快速精确地进行Ka波段相控阵由于频率较高，波长只有几个毫米，因此使校准存在的难点主要有：τ1υ天线单元之间间距较小，单元间互耦较强，对探头要求高τ2υ对校准系统的机械误差要求高；τ3υ测试环境对测试结果影响较大 论文首先介绍了相控阵天线校准技术的研究背景意义以及国内外发展现状；阐述现有各种相控阵校准方法的原理与优缺点 其次，分析相控阵幅相误差来源，通过分析相控阵幅相误差对天线方向图的影响，计算可允许误差，提出精度要求 然后，介绍相控阵中场校准原理，设计ka波段相控阵中场校准技术方案，确定中场校准距离，设计测试探头及各种控制误差的解决方案，控制误差冗余，，将系统误差控制在可接受范围内；并设计了相应的小型移动微波暗室，对于天线架高设计给出理论上的设计参数；设计扫描方案并阐述了系统的软件构成 最后，对校准方法进行电磁仿真验证，以较为简单的半波振子天线为例，利用仿真软件FEKO对中场校准方法案进行模拟，分别仿真中场单探头固定校准，中场探头逐点移动校准，证明Ka波段中场校准方法的可实施性并将现有的旋转矢量法τREVυ进行仿真还原，与中场校准方法定性定量的比较
【关键词】：相控阵 中场 校准 Ka波段
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN821.8
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景和意义11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 近场测量校准技术11-13
• 1.2.2 互耦技术13
• 1.2.3 换相测量法13-14
• 1.2.4 中场校准方法14-15
• 1.2.5 旋转矢量法15
• 1.3 各方法比较15-16
• 1.4 本文的研究内容和章节安排16-17
• 第2章 相控阵天线误差源分析17-25
• 2.1 相控阵幅相误差来源17
• 2.2 相控阵天线幅相误差影响17-25
• 第3章 相控阵中场校准工作原理25-28
• 3.1 探头固定校准26
• 3.2 探头逐点移动校准26-27
• 3.3 探头分区域移动校准27-28
• 第4章 相控阵中场校准方案设计28-46
• 4.1 校准系统构架28-30
• 4.2 中场测试距离的确定及其引起的误差30-33
• 4.2.1 中场测试距离的确定30-31
• 4.2.2 中场测试距离引起的误差31-33
• 4.3 探头设计及其引起的误差33-35
• 4.4 阵面倾斜的影响及解决方案35-39
• 4.4.1 阵面倾斜的影响35-37
• 4.4.2 探头与天线阵对准方案37-39
• 4.5 小型移动微波暗室39-40
• 4.5.1 暗室宽度和高度39
• 4.5.2 暗室设计39-40
• 4.6 立式二维扫描架40-41
• 4.7 天线支架41-44
• 4.7.1 天线测试架高41-43
• 4.7.2 天线支架设计43-44
• 4.8 扫描方案44-46
• 4.8.1 探头分区域移动校准方式45
• 4.8.2 探头逐点移动校准方式45-46
• 第5章 相控阵中场校准仿真验证46-66
• 5.1 全阵面一致性及幅相数据修正46-49
• 5.2 中场校准方法仿真验证49-61
• 5.2.1 阵列校准前数据49-52
• 5.2.2 阵列理想情况下的方向图52-53
• 5.2.3 单探头固定校准53-57
• 5.2.4 单探头移动校准57-61
• 5.3 旋转矢量法的仿真验证61-66
• 5.3.1 旋转矢量法的数学模型61-62
• 5.3.2 旋转矢量法的仿真验证62-66
• 结论66-67
• 参考文献67-70
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单70-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：686946