相控阵系统建模及其软件开发

发布时间：2018-10-25 10:06

【摘要】：相控阵系统具有可靠性高、功能多和自适应能力强的特点,一直被广泛地应用于诸多领域。相控阵天线作为整个相控阵系统的关键部分,具有波束形状快速变化和波束快速扫描等能力,这些能力使得相控阵系统在应用中具有快速的扫描能力、良好的远视能力和优越的抗干扰能力。相控阵天线方向图仿真结果的准确性直接影响着整个相控阵系统的仿真精度。本文主要研究了相控阵系统建模、反射面相控阵馈源(PAF:Phased Array Feed)系统建模和大型平面阵列分析。首先分析了相控阵系统中每个模块的工作原理,研究了系统信号的电压模型和系统噪声模型,并且在此基础上完成了系统各性能参数的推导;然后采用表面电流法完成了反射面天线建模,实现了焦面场分析,并且研究了馈源偏置对辐射方向图的影响;再后,本文提出了一种新的大型平面阵列分析方法,该方法基于无限阵列的概念,仿真速度快,而且考虑了阵元间互耦,仿真精度高,支持阵元任意幅相激励,并且同时适用于矩形栅格和斜栅格的周期性阵列,是一种既满足系统的实时性要求又满足系统的准确性要求的平面阵列方向图模型。最后,本文开发了一个通用的相控阵系统仿真软件,使得相控阵系统的应用变得更加直观易操作。
[Abstract]:Phased array system has been widely used in many fields because of its high reliability, multi-function and strong adaptive ability. As a key part of the whole phased array system, phased array antenna has the ability to change the shape of the beam and scan the beam quickly, which makes the phased array system have fast scanning ability in application. Good farsightedness and superior anti-interference ability. The accuracy of the simulation results of phased array antenna pattern directly affects the simulation accuracy of the whole phased array system. In this paper, the modeling of phased array system, reflector phased array feeders (PAF:Phased Array Feed) system modeling and large plane array analysis) are studied. Firstly, the working principle of each module in phased array system is analyzed, and the system signal voltage model and system noise model are studied. Then, the surface current method is used to model the reflector antenna, and the focal plane field analysis is realized, and the influence of feed bias on radiation pattern is studied. After that, a new analysis method of large plane array is proposed. This method is based on the concept of infinite array, and the simulation speed is high, the coupling between elements is considered, the simulation accuracy is high, the method supports arbitrary amplitude and phase excitation of array elements, and it is suitable for periodic arrays of rectangular and oblique grids. It is a plane array pattern model that meets both the real-time and accuracy requirements of the system. Finally, a general simulation software of phased array system is developed, which makes the application of phased array system more intuitive and easy to operate.
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN820;TP311.52

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本文编号：2293387