背腔天线相位中心的分析计算_苏晓莉

GPS天线相位中心改正方法研究

GPS天线相位中心改正方法研究吴正;胡友健;敖敏思;于宪煜;郑广【期刊名称】《地理空间信息》【年(卷),期】2012(010)006【摘要】由于天线本身的特性及机械加工等原因,GPS卫星和接收机天线相位中心与其几何中心不重合,从而产生相位中心偏差。

某些类型的天线该偏差甚至可达数cm,直接影响高精度GPS测量的精确可靠性[1]。

讨论了GAMIT软件在高精度GPS数据处理中进行天线相位中心改正的原理、方法和策略,结合美国IGS观测站及南加州区域站观测数据,对改正方法及策略进行了实验对比与分析。

结果表明：对接收机天线相位中心和卫星天线相位中心采用模型改正,而卫星天线相位中心偏移不改正,所得到的基线解算结果较好[2];地面接收机天线方位角的变化对U方向的基线解算结果有较大影响,在高精度GPS测量中,必须进行天线方位角的变化改正。

【总页数】4页(P56-58,78)【作者】吴正;胡友健;敖敏思;于宪煜;郑广【作者单位】中国地质大学信息工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学信息工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学信息工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学信息工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学信息工程学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】P228.4【相关文献】1.天线相位中心改正模型对江西省GPS基准站基线解算的影响 [J], 张胜凯;左耀文;孔建;鄂栋臣2.GPS天线相位中心改正及其影响分析 [J], 刘慧娟;党亚民;王潜心3.天线相位中心改正对GPS精密单点定位的影响 [J], 张磊;兰孝奇;房成贺;张崇军4.GPS和BDS天线相位中心改正对基线结果的影响分析 [J], 王峥;周剑5.GPS天线相位中心偏差对GPS高程的影响及改正研究 [J], 高伟;晏磊;徐绍铨;姜玉祥因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

相控阵天线的计算方法课件

软件界面与操作
介绍仿真软件的界面布局以及基本操作，如模型的建立、材料属性的设置、边界条件的设定等，帮助用户快速上手。
参数设置与优化
指导用户如何设置仿真参数，如波长、阵元间距、相位延迟等，并根据仿真结果对参数进行优化，以提高天线的性能。
实验系统的搭建与测试
实验设备与器材
列出搭建实验系统所需的设备与器材，如天线阵列、信号源、功率放大器、接收机等。
进行优化设计，提高天线性能。
数据驱动
02
通过大量实验数据和仿真数据，训练人工智能模型，实现对相
控阵天线性能的预测和优化。
自动化设计
03
利用人工智能技术，实现相控阵天线的自动化设计，
混合阵列结构
结合不同类型天线（如偶极子、微带、波导等）的特点，设计出具有优异性能的混合阵列。
结果对比与验证
将仿真结果与实验结果进行对比，分析误差来源，验证仿真软件的准确性和可靠性。
改进建议与展望
根据实验结果，提出对相控阵天线性能的改进建议，以及对未来研究的展望。
05
CATALOGUE
相控阵天线计算方法的未来发展
人工智能在相控阵中的应用
人工智能算法
01
利用人工智能算法，如深度学习、神经网络等，对相控阵天线
算法分类
最优化算法主要包括梯度下降法、牛顿法、共轭梯度法等，这些算法在相控阵天线设计中都有广泛的应用。
自适应波束形成算法
概述
自适应波束形成算法是一种基于阵列的信号处理技术，通过调整阵列中各个元素的相位和幅度，
实现波束的最大化或最小化。
应用场景
自适应波束形成算法广泛应用于雷达、声呐、无线通信等领域，主要用于实现信号的定向接收和

卫星导航天线相位中心测量方法

卫星导航天线相位中心测量方法张志华;秦顺友【摘要】相位中心是卫星导航天线最重要的性能指标之一,相位中心测量精度直接影响全球卫星导航系统的定位精度.简述了天线相位中心的基本概念,系统总结了卫星导航天线相位中心的传统测量方法,即微波暗室远场检测法和基线测量法,简述了测量方法和程序,重点阐述了在微波暗室内由实测远场相位方向图确定天线相位中心的方法.对导航天线相位中心测量方法进行了比较和分析,指出了各自的优缺点和应用场合.为卫星导航天线相位中心测量提供了参考.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2017(047)006【总页数】4页(P45-47,60)【关键词】卫星导航天线;天线相位中心;相位中心测量【作者】张志华;秦顺友【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081【正文语种】中文【中图分类】TN820随着卫星导航技术的发展，全球导航卫星系统(GNSS)的应用不仅日益广泛，而且导航系统的定位精度要求越来越高[1]。

卫星导航系统一般由卫星、地面站和用户终端组成[2]，卫星通过测量载波信号星地之间的传输时延进行测距解算，而时延校准参考点是导航天线相位中心，因此测量导航天线相位中心测量精度直接影响导航系统测距的解算精度[3]。

通常情况下，人们把卫星导航天线的机械中心作为天线的相位中心，实际上由于机械加工和安装误差等因素的影响，使天线的相位中心与机械中心存在偏差，因此精确测量导航天线的相位中心是非常重要的[4]。

目前，确定天线相位中心的方法有理论仿真计算法和测量方法[5]。

天线相位中心测量的方法又可细分为：远场测量法、近场测量法和紧缩场测量法，但在全球卫星导航系统的应用领域，常采用基线测量法和微波暗室远场法确定卫星导航天线的相位中心[6]。

本文对这2种测量方法的原理进行论述，重点研究了实测相位方向图确定相位中心的方法，分析了该方法测试中需要注意的事项以使得测试更加精确。

天线阵元相位中心的一种测量方法

天线阵元相位中心的一种测量方法任晓飞;赵地;龚书喜;金元松【摘要】分析天线阵元相位差与其相位中心的数学关系,建立了阵元相位中心的目标函数模型.基于实际的天线阵列测试系统对对数周期天线阵元相位中心进行测量,并利用最小二乘法求出阵元实际相位中心.分析比较了实测与理论的相位中心差异,结果表明:在大部分工作频率上实测结果与理论计算结果较一致,但在高频实测相位中心比理论相位中心更靠近馈电点;实际测量的相位中心能够有效地表征各阵元间实际相位关系.【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2014(037)002【总页数】4页(P103-106)【关键词】相位中心;测量;最小二乘法;相位差【作者】任晓飞;赵地;龚书喜;金元松【作者单位】中国电波传播研究所,青岛266107;西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室,西安710071;中国电子科技集团公司第54研究所,石家庄050081;西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室,西安710071;中国电波传播研究所,青岛266107【正文语种】中文【中图分类】TN821.60 引言当前复杂环境下无线电定位和宽带数字波束合成是电子通信领域的重要研究热点［1］，而高精度的测向技术、波束合成技术大都需要天线的相位中心作为参考建立阵列流型［2-3］。

随着通信系统的发展，天线系统也越来越复杂，而如何寻找复杂天线的相位中心就显得尤为重要。

文献［4］～［5］曾给出对数周期天线的可变相位中心计算方法，理论上可以计算互耦情况下阵列天线的相位中心，但是随着阵列数目的增加，计算复杂度会显著地提高。

文献［6］通过反复迭代的方法计算出了单个对数周期偶极子天线的相位中心。

文献［7］以阵列分析理论为基础，求解了场相位方向图和相位中心的关系，计算了阵列天线的相位中心。

文献［8］对单个天线的相位方向图进行了实测，不断调整参考点，通过最小二乘法精确估算天线相位中心，并研制出了实际的测试系统，得到了较高精度的相位中心位置，然而对于数个波长的大尺寸天线阵列，移动天线阵元进行测试就不太可能。

天线阵元相位中心的一种测量方法

２．ＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｎｔｅｎｎａｓａｎｄＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＸｉｄｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｔｈｅ５４ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００８１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｈａｓｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒｏｆａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙｅｌｅｍｅｎｔ，ｓｅｔｓｕｐａｔａｒｇｅｔｆｕｎｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒｏｆａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙｅｌ — ｅｍｅｎｔ，ｍｅａｓｕｒｅｓｔｈｅｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒｏｆｌｏｇ — ｐｅｒｉｏｄｉｃａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙｅｌｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｐｒａｃｔｉｃａｌａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ，ｇａｉｎｓｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅａｒｒａｙｅｌｅｍｅｎｔｂｙｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｍｅｔｈｏｄ，ａｎａｌｙｚｅｓａｎｄｃｏｍｐａｒｅｓｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｄｐｒａｃｔｉｃａｌｌｙａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓ：ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒｉＳｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｏｒｅｔ — ｉｃａｌｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒａｔｍｏｓｔｏｆｗｏｒｋｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｔｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｉｔｉｓｎｅａｒｅｒｔｏｔｈｅｆｅｅｄ — ｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎｔｈａｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒ；ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｄｅｎｏｔｅｔｈｅａｃ — ｔｕａ１ｐｈａｓｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓａｍｏｎｇｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒ；ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｍｅｔｈｏｄ；ｐｈａｓｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ

两种天线相位中心偏差改正方法的比较

３．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮａｖｉｇａｔｉｏｎａｎｄＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｉｎｒｇ，ＩｎｆｏｍａｒｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００１，Ｃｈｉｎａ
ＱｉｎＸｉａｎｐｉｎｇ．ＲｅｎＸｉａ，
１．Ｘｉ ’ ａｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏ－ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ
第３７卷第５期
２０１７年１０月
测绘科学与工程
ＧｅｏｍａｔｉｃｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ｜３７．Ｎｏ．５
Ｏｃｔ．，２０１７
两种天线相位中心偏差改正方法的比较
秦显平，任夏，
１．西安测绘研究所，陕西西安，７１００５４；２．地理信息工程国家重点实验室，陕西西安，７１００５４；３．信息工程大学导航与空天目标工程学院，河南郑州，４５００５２

相控阵天线相位中心的时域全波仿真

对于相控阵，没有相位加权时，天线阵的主瓣指向 Z 方向，对 3×3 的 9 单元相控阵分别进行全波仿真和后处理计算，所得 3 维远场结果如图 4 所示，图 5 给出了两种计算方法所得 2 维远场方向图在两个主平面的对比，计算所得相位中心见表一。
全波仿真
后处理计算
图 6 9 单元相控阵 45 度角扫描时的 3D 方向图
的情况
下，即可求得所有电磁场结果[2]。
2.2、相位中心计算的关键天线阵的主瓣方向发生变化时，相位中
心也会随之变化。通常，选择天线阵主瓣所在方向的半功率范围内进行相位中心的计算。如果天线的主辐射方向位于天线阵的＋ Z 方向，则可以直接计算半功率主瓣宽度内的相位中心。相控阵的主瓣方向随着扫描角的变化而变化，这时我们需要对坐标系做相应的调整，以方便天线阵相位中心的计算。
克斯韦网格方程[4]，离散化过程如图 1 所示。
Ce = − d b ； C~h = d d + j ； S~d = q ；
dt
dt
Sb = 0
图 2 相控阵的主瓣方向变换
相控阵的主瓣方向由 Z 方向扫描到 Z’ 方向后，相位中心也会随之发生变化，在 CST 微波工作室®中旋转坐标系，使得新坐标系下 Z’方向为主瓣方向，可方便相位中心的计算。由图 2 可得相应的坐标变换公式为：
表三无相位加权的 25 单元阵列相位中心对比
坐标值
均方差
X
Y
Z
Sigma
全波
0.00
-1.44 5.46
0.01
后处理 0.00
-1.55 5.01
0.01
3、结束语
精确相位中心的计算由于阵元间互耦的存在而必须使用全波仿真，尤其是对于较大扫描角下的相控阵，采用时域有限积分技术进行全波仿真计算相位中心是很有必要的。对于特大规模的天线阵，在较小的扫描角范围内，全波仿真和后处理计算所得结果的误差满足工程精度要求。此时，考虑到计算时间以及计算机资源等问题，可以用后处理计算代替全波仿真。

相位中心偏置天线原理

相位中心偏置天线原理
相位中心偏置天线原理是一种用于无线通信系统的天线设计原理。

它是
为了解决天线在发射和接收信号时的相位中心偏移问题而提出的。

在无线通信系统中，天线是发射和接收信号的重要组成部分。

然而，由
于天线结构的物理限制和制造工艺上的差异，天线的相位中心常常会出现偏离。

也就是说，天线的实际辐射中心与理想辐射中心之间存在一定的偏差。

这种相位中心偏移会导致信号的传输失真和损耗。

为了减少相位中心偏
移对信号传输的影响，相位中心偏置天线原理被提出。

相位中心偏置天线原理的基本思想是通过对天线结构进行调整，使得实
际辐射中心与理想辐射中心之间的偏移尽可能小。

具体做法包括对天线的尺寸、形状、材料等进行优化设计，以及通过特殊的调节机构来实现相位中心
的偏置调整。

在实际应用中，相位中心偏置天线原理可以提高无线通信系统的传输效
率和可靠性。

它可以减少信号的传输失真和衰减，提高通信质量和覆盖范围。

相位中心偏置天线原理是一种用于解决天线相位中心偏移问题的设计原理。

它通过优化天线结构和调整机构来实现相位中心的偏置调整，以提高无
线通信系统的传输效率和可靠性。