宽频段干涉仪测向天线设计
2014年6月 第37卷第3期 舰船电子对抗 SHIPB0ARD ELECTR0NIC C0UNTERMEASURE Jun.2014 Vol_37 No.3
宽频段干涉仪测向天线设计
寇亚舟
(中国电子科技集团公司54所,石家庄050081)
摘要:根据干涉仪测向原理,详细介绍了宽频段干涉仪测向天线的组阵设计,论述了长短基线匹配干涉仪组阵设计、 虚拟基线匹配干涉仪组阵设计以及天线匹配加载设计,实现了宽频段干涉仪测向天线的高精度测向。 关键词:干涉仪测向;测向精度;长短基线 中图分类号:TN971.1 文献标识码:A 文章编号:CN32—1413(2014)03—0090—04
Design of Broad-band Interferometer DF Antenna
KOU Ya—zhou
(The 54th Research Institute of CETC,Shijiazhuang 050081,China) Abstract:According to the direction finding(DF)principle of interferometer,this paper introduces
the array design of broad—band interferometer DF antenna in detail,discusses the designs of long— short baseline matching interferometer array,virtual baseline matching interferometer array and an— tenna matching loading,realizes the high precision DF of broad—band interferometer DF antenna.
Key words:interferometer direction finding;direction finding precision;long—short baseline
0 引 言
无线电测向技术从出现到现在发展了上百年时
间,出现了各种各样的测向系统。测向体制分为幅 度比较测向体制、沃森一瓦特测向体制、乌兰一韦伯尔 测向体制、到达时问测向体制、干涉仪测向体制、多 普勒测向体制、空间谱估计测向体制等口吨]。
干涉仪测向体制依然是现阶段使用最广泛、采
用最多的一种方法。为了保证在宽频段内实现高精 度的测向,必须对干涉仪测向天线进行组阵设计。
1 干涉仪测向组阵设计
干涉仪测向组阵设计就是按照给定的测向精 度、测向范围以及设备的相位测量误差,选择合适的
天线单元,并确定它们之间的间距。当然,在满足测 向性能指标要求的前提下,需要的天线阵元数越少,
且能够在较大相位差测量误差的环境下正确解模糊 越好。
1.1 长短基线匹配干涉仪组阵设计
长短基线匹配干涉仪要求最短基线长度小于信
收稿日期:2014一O4—28 号波长的一半,新增其它基线用于逐次解相位模糊, 提高测向精度 引。长短基线匹配干涉仪如图1
所示。
。
图1 长短基线匹配干涉仪
经过推导可得到如下递推关系式,逐次确定其
余各条基线的模糊数N ,完成解模糊过程:
fNI一0
1』\, 一 NH+ )一坐27,愚一2,3,…,
(1) 实际测向设备在进行相位测量时不可避免地存 在测量误差,当相位测量误差超过一定范围后会导
致上述逐次解模糊过程出现错误,即无法获得正确 的N值。设干涉仪的无模糊测向范围为[一 ,
],各基线允许的最大相位测量误差为△ ,由单 基线干涉仪公式及上面递推关系式解模糊表达式,
第3期 寇亚舟:宽频段干涉仪测向天线设计 91
盘 似 杀≤ l l 一△ l≤兀 _l
(2) 长短基线匹配干涉仪组阵设计步骤: (1)按照测向设备工作的最高频率(最短波长 )、最大无模糊测向角度 、最大相位差测量误
差△ 确定需要的短基线长度D ; (2)根据测向精度表达式确定总的基线长度;
(3)根据最大相位差测量误差△ ,确定其它各
条基线的比例系数; (4)各条基线长度之和大于所需的总基线
长度。
1.2虚拟基线匹配干涉仪组阵设计
小型化测向设备受限于天线尺寸,因此实际应
用中使用虚拟基线干涉仪组阵设计。虚拟基线干涉
仪组阵示意图如图2所示。
.| / ,
| 7、 T
… f ( (一 … (, … (一 虚元2 、 虚元m /天线l /天线2 \ /天线f
图2虚拟基线干涉仪组阵示意图
虚拟基线十涉仪解俣捌杀仟与头基线衅俣棚杀 件类似,但2个虚拟天线单元之间的最大相位差测
量误差为2A9,所以解模糊条件为:
fD1≤ cx-2A )
I nk≤K 一 ,惫 ’2,…,
I ≤Kz一 一 ,尼一优+
l ≤K。一 一 ,忌一m+ ”, + 虚拟多基线干涉仪天线阵设计的关键是虚拟基
线的选择和构造,考虑到相位差测量误差,基线长度 还应满足上述约束。如图3所示,虚拟基线主要通
过相邻2条基线相减获得,同时还可以利用虚拟基 线的和来构造新的虚拟基线以增加虚拟基线的
数目。 虚拟基线组阵设计步骤: (1)按照测向设备工作的最高频率(最短波长
i )、最大无模糊测向角度 、最大相位差测量误 差△ ,确定需要的短基线长度D 。利用基线
D +1、D +2构造虚拟基线D 一D +2一D 十 。
一
图3 虚拟基线构造过程示意图
(2)利用基线D + 、D +。构造虚拟基线D 一D +。一D +。一K D 。
一种多频段共口径宽带天线的设计
一种多频段共口径宽带天线的设计
1. 引言
1.1 背景介绍
在当今通信领域,随着无线通信技术的不断发展和应用需求的不断增加,多频段共口径宽带天线设计成为一个备受关注的研究课题。传统的天线设计通常只能覆盖单一频段,难以满足多频段通信系统的需求。设计一种能够同时覆盖多个频段的宽带天线,成为了当前研究的热点之一。
多频段共口径宽带天线设计背景的关键在于,现代通信系统要求在有限的天线尺寸内实现多个频段的覆盖,并且要求天线具有宽带性能,以实现高速数据传输和稳定的通信质量。这种需求使得传统的窄带天线设计方法已经不再适用,研究人员纷纷转向多频段共口径宽带天线设计,以满足新型通信系统的需求。
在这样的背景下,进行多频段共口径宽带天线设计的研究具有重要的现实意义和应用价值。通过深入研究和设计,可以为新一代通信系统提供高效、稳定的天线解决方案,推动通信技术的进步和发展。本文旨在探讨一种多频段共口径宽带天线的设计方法,并分析其在不同频段下的性能表现,为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
1.2 研究意义 多频段共口径宽带天线的设计具有重要的研究意义。在现代通信系统中,天线作为信号的传输介质扮演着至关重要的角色。传统的单频段天线往往无法满足多频段信号传输的需求,因此设计一种能够覆盖多频段的宽带天线对于提高通信系统的性能具有重要意义。
多频段共口径宽带天线的设计不仅可以减少天线系统的复杂性,还可以降低系统的成本。传统的多频段天线往往需要独立设计每个频段的天线,导致系统的结构复杂,同时也增加了系统的成本。而采用共口径设计的宽带天线可以在保证性能的前提下降低系统的复杂性和成本,有利于提高系统的可靠性和可维护性。
研究多频段共口径宽带天线的设计意义重大,不仅可以提高通信系统的性能和可靠性,还可以降低系统的成本,为通信技术的发展和应用提供重要的支持。探索多频段共口径宽带天线的设计方法具有重要的理论和实际意义。
一种多频段共口径宽带天线的设计 2
一种多频段共口径宽带天线的设计
近年来,随着无线通信技术的迅猛发展,人们对天线性能的要求也越来越高。而多频段共口径宽带天线是一种能够在多个频段中实现较高性能的天线。本文将介绍一种多频段共口径宽带天线的设计。
我们需要明确多频段共口径宽带天线的概念。所谓多频段,即指天线能够在多个频段内工作,而共口径则表示天线在不同频段下具有相同的口径。宽带天线则是指天线能够在一个较大的频带范围内工作。
在设计多频段共口径宽带天线时,我们需要考虑以下几个关键因素。
首先是天线的结构。常见的多频段共口径宽带天线结构包括宽带缝隙馈电天线和阵列天线。宽带缝隙馈电天线是指通过调整馈电缝隙的宽度和长度来实现频率调谐,从而在多个频段内保持较好的性能。阵列天线是将多个天线阵列组成一个整体,通过合理的设计和配置,实现在多个频段上的工作。
其次是天线的调谐。在多频段共口径宽带天线中,通过合理的调谐结构和参数设计,使得天线能够在不同频段上工作。调谐的过程涉及到对天线结构和材料的选择和优化,以及对天线参数的调整。这其中包括天线长度、宽度、缝隙宽度等方面的调整。
最后是天线的制作和测试。在完成多频段共口径宽带天线的设计后,需要进行天线的制作和测试。制作过程中需要选择合适的天线材料和工艺,以确保天线的制作质量。测试过程中则需要使用合适的测试设备和方法,对天线的性能进行检测和验证。
宽带天线分析与设计
宽带天线分析与设计
宽带天线作为无线通信系统的重要组件,能够在宽频率范围内有效接收和发送信号。与传统的天线相比,宽带天线具有更高的频率覆盖范围和更优越的性能。本文将详细分析宽带天线的设计思路及其影响因素。
在设计宽带天线时,需要满足一些基本条件。首先,工作原理是宽带天线设计的核心。常见的宽带天线工作原理包括谐振、行波和宽频带匹配等。其次,带宽是衡量天线性能的重要指标。宽带天线应具有宽频带特性,以适应现代无线通信系统的高速数据传输。此外,天线的方向图也是一个关键因素。宽带天线应具有稳定的增益和良好的辐射特性,以确保信号的可靠传输。
在宽带天线的设计过程中,需要考虑多种因素。首先是材料的选择。材料的电磁特性对天线的性能有着决定性的影响。常见的宽带天线材料包括铜、铝、不锈钢等金属以及某些复合材料。其次是工艺的运用。加工精度、表面粗糙度等因素都会影响天线的性能。先进的制造工艺如微细加工、三维打印等技术有助于提高天线的性能。最后,工作模式也是设计时需要考虑的因素。宽带天线可以在多种工作模式(如单极子、偶极子、四极子等)下工作,不同的工作模式对应不同的频率范围和辐射特性。
在宽带天线设计中,需要注意几个关键问题。首先,数值分析方法的选择至关重要。有限元法、有限差分法等数值分析方法可以有效地模拟天线的性能,为设计者提供有力的指导。其次,优化方法的应用可以进一步提高天线的性能。常见的优化方法包括遗传算法、粒子群算法等。通过优化天线结构、材料等参数,可以获得更好的带宽、增益和辐射特性。
总之,宽带天线分析与设计是无线通信领域的一个重要课题。本文从宽带天线的定义与特点出发,分析了宽带天线的设计要素和相关影响因素,探讨了宽带天线分析与设计的核心问题和解决方案。为了适应未来无线通信技术的快速发展,宽带天线的设计将更加注重材料、工艺、工作模式等因素的优化,以及采用更为精确的数值分析和优化方法。希望本文的探讨能够为宽带天线的进一步研究与发展提供一定的参考价值。
一种多频段共口径宽带天线的设计 3
一种多频段共口径宽带天线的设计
天线作为无线通信系统中不可或缺的组成部分,其性能直接影响到系统的通信质量和覆盖范围。在一些特定的应用场景中,需要使用多频段共口径宽带天线来满足多频段通信的需求。本文将对一种多频段共口径宽带天线的设计进行详细介绍,包括设计原理、结构特点和性能参数等方面的内容。
一、设计原理
多频段共口径宽带天线的设计主要考虑了以下几个因素:一是多频段通信的需求,即天线需要能够覆盖多个频段的通信信号;二是共口径设计,即在满足多频段通信需求的前提下,尽可能减小天线的尺寸;三是宽带设计,即天线的工作频段要尽可能宽,以满足各种频段的通信需求。在此基础上,设计者需要选取合适的结构和材料,通过合理的电磁参数匹配和辐射方式来设计多频段共口径宽带天线。
二、结构特点
多频段共口径宽带天线的结构特点主要包括以下几个方面:一是天线结构紧凑,尺寸小巧,适合安装在各种终端设备上;二是采用了特殊的辐射结构,能够实现宽带工作,同时在各个频段上具有较好的辐射特性;三是天线结构简单,制作工艺较为容易,成本较低,适合工业化生产。
三、性能参数
多频段共口径宽带天线的性能参数主要包括增益、辐射方向图、驻波比等指标。设计者需要通过模拟仿真和实际测试,保证天线在各个频段上的性能指标都能满足通信系统的要求。还需要考虑天线的工作频段、带宽、效率等参数,以确保天线能够在多频段通信中稳定可靠地工作。
四、设计流程
多频段共口径宽带天线的设计流程主要包括以下几个步骤:一是选取合适的天线结构,可选用一维或二维结构,根据实际需求选择合适的材料和制作工艺;二是通过仿真软件对天线进行辐射模拟和参数优化,保证天线在多频段上的性能良好;三是进行实际样机制作和测试,验证仿真结果的准确性,同时对天线的其他性能指标进行评估。
五、应用前景
多频段共口径宽带天线具有较宽的应用前景,在各种通信系统中都有着广泛的应用需求。例如在移动通信系统中,用户设备需要支持多种频段的通信,因此需要使用多频段共口径宽带天线;在物联网设备中,由于频谱资源紧张,需要使用多频段共口径宽带天线来满足设备对多种频段的通信需求;在射频识别系统中,也需要使用多频段共口径宽带天线来实现对不同频段标签的读取。
一种多频段共口径宽带天线的设计 4
一种多频段共口径宽带天线的设计
引言
随着通信技术的不断发展,人们对于宽带通信的需求也越来越大。为了满足不同频段的宽带通信需求,天线设计方面也面临着一些挑战。目前市场上普遍存在的天线多频段接口多、体积大、复杂度高,因此需要一种更加简洁、高效的设计来满足多频段宽带通信的需求。本文介绍了一种多频段共口径宽带天线的设计,该天线在尺寸和设计成本上都有很大的优势。
一、设计原理
多频段共口径宽带天线的设计原理是基于共口径的原理,即只需一个天线口径就可以实现多个频段的通信。根据这一原理,可以设计出一种结构简单、效率高的多频段宽带天线。在该天线设计中,使用了一种特殊的辐射结构和匹配网络来实现多频段的通信。
二、多频段宽带天线的结构设计
1. 辐射结构设计
多频段宽带天线的辐射结构设计是关键的一步。一种常见的设计是采用多个天线单元分别对应不同的频段,但这种设计会导致天线体积增大,且复杂度也相应增加。因此本设计采用了一种简单的辐射结构,通过调整天线的辐射元件来实现多频段通信。具体来说,可以利用衬底模式共振来构建多个频段的辐射结构,这样可以在一个较小的尺寸范围内实现多个频段的辐射。还可以通过改变天线的辐射结构,比如采用贴片天线结构和开槽天线结构,来实现更广泛的频段覆盖。
2. 匹配网络设计
在多频段宽带天线的设计中,匹配网络的设计也非常关键。由于不同频段的天线阻抗匹配不同,因此需要设计合适的匹配网络来实现对不同频段的阻抗匹配。一种常见的做法是采用多级匹配网络,通过不同的匹配电路来对不同的频段进行匹配。但这种设计会增加天线的复杂度和损耗,因此需要寻找一种更加高效的匹配网络设计方案。本设计中,采用了一种简化的匹配网络结构,通过在天线的基底上设计合适的电容和电感元件,以及通过改变辐射结构实现对不同频段的匹配。
三、多频段宽带天线的性能评估
为了评估多频段宽带天线的性能,可以采用三个方面来进行评估:频率覆盖范围、增益和辐射特性。
一种新型宽频带全向天线的设计
一种新型宽频带全向天线的设计
张运启;王亮;栗曦;杨林;龚书喜
【摘 要】The omnidirectional antennas have been widely used in the next
generation of wireless communication systems.A novel cross feed
broadband omnidirectional antenna is presented in this paper.The
wideband is realized by adding the bulun and wider dipole.Two elements
are cross-fed by parallel broadside coupled lines to actualized impedance
match.Theoretical analysis of dipole and simulation results with HFSS and
measurements of the antenna show that the antenna fabricated on the
substrate with thickness of 1.5 mm and relative permittivity of 2.6 can
achieve an impedance bandwidth of 44.7% for VSWR<2.The far-field
radiant characteristics are good.The out-of-roundness is less than 2.3 dB
and the gain is higher than 1.6 dB.The antenna is simple in structure and
easy to fabricate,and it has a wide application.%全向天线在下一代宽带移动通信中有着广泛的应用.设计了一种新型的交叉馈电宽频带全向天线,通过加宽振子和加载巴伦实现了天线的宽带特性,使用平行耦合双线对两个宽带对称振子进行交叉馈电.通过对半波振子天线的理论分析、HFSS仿真软件的计算和加工并实测得到:天线印制在厚度为1.5 mm、介电常数为2.55的介质板上,实测电压驻波比带宽为44.7%(在2.6~4.1 GHz范围内天线的驻波比小于2),并且在整个频段内方向图不分裂,在设计的频段内方向图不圆度小于2.3 dB,增益大于1.6 dB.该天线结构简单,易于加工,实用性很强.
一种宽带相控阵多基线干涉仪的设计方法
一种宽带相控阵多基线干涉仪的设计方法
翟晓宇;王建
【摘 要】The phase interferometer is applied to the wideband phased array
radar,using a multiple correlation operation to solve the long-baseline
ambiguity. For the limitations of the method in the simulation process,an
improved method is proposed. Due to the phased array antenna layout
has been determined,the baseline length can only use an integer multiple
of a half wavelength. Under the constraint conditions,in order to minimize
the number of array antenna and solve the ambiguity to guarantee the
accuracy of measuring,a designed method of multi-baseline interferometer
is proposed based on wide-band phased array for 0.7-2GHz wide-band RF
signals,and the simulation results show that the method is effective and
feasible.%将相位干涉仪测向应用到宽带相控阵雷达上,采用一种基于复相关运算的方法求解长基线的相位模糊,并针对仿真过程中该方法的局限性,提出了一种改进的解模糊方法.由于相控阵天线布局已经确定,基线长度只能使用半波长的整数倍,在此条件的约束下,为了使用尽量少的阵元,达到正确解模糊、保障测向精度的目的,针对0.7 GHz~2GHz宽带射频信号,提出了一种宽带相控阵多基线干涉仪的设计方法,通过仿真结果验证了该方法有效、可行.
一种多频段共口径宽带天线的设计 5
一种多频段共口径宽带天线的设计
多频段共口径宽带天线是指在一定的频率范围内能够提供满足要求的宽带性能的天线。由于现代通信系统对频率范围的要求越来越宽,传统的单频段天线已经不能满足需求。设计一种多频段共口径宽带天线变得越来越重要。
多频段共口径宽带天线的设计要求是在给定的频率范围内,保持较高的增益、较低的回波损耗和较小的方向图失配。下面,我们将介绍一种基于共口径原理的多频段宽带天线的设计。
我们选择一种合适的天线结构作为基本单元。常见的天线结构包括微带贴片天线和螺旋天线等。这些天线结构具有较小的体积、较高的增益和较宽的频带特性。
然后,我们利用共口径原理来设计多频段共口径宽带天线。共口径原理是指通过改变射频电路的物理长度和电气长度之间的关系,实现不同频段的宽带特性。具体来说,我们可以根据频率范围的要求,选择不同的射频电路长度,并通过匹配电路来保持较低的回波损耗。我们还可以通过改变电气长度来调节天线的方向图特性,以实现较小的方向图失配。
接下来,我们利用电磁模拟软件对所设计的多频段共口径宽带天线进行仿真分析。通过调整天线的结构参数,如电气长度、导体尺寸和间距等,来优化天线的性能。我们还可以利用优化算法,如遗传算法和粒子群算法等,对天线进行自动优化设计。
我们通过实验验证所设计的多频段共口径宽带天线。可以利用天线测试仪器来测量其增益、回波损耗和方向图等性能参数。根据实际测量结果,对天线进行进一步的调整和优化。
设计一种多频段共口径宽带天线是一项复杂而重要的任务。通过合理选择天线结构、利用共口径原理以及仿真分析和实验验证,可以实现满足要求的宽带性能。这种天线设计方法在现代通信系统中具有广泛的应用前景。
一种多频段共口径宽带天线的设计 6
一种多频段共口径宽带天线的设计
多频段共口径宽带天线设计是一种能够同时覆盖多个频段的天线设计。它的设计目的是提供高增益、宽带室内和室外通信解决方案。
设计这种多频段共口径宽带天线的过程中,需要考虑以下几个关键因素:
1. 天线形状和尺寸:多频段共口径宽带天线的形状和尺寸需要根据所要覆盖的频段范围进行选择。一般来说,天线的尺寸越大,它能够覆盖的频段范围也就越宽。
2. 多频段共口径设计:在设计中需要考虑不同频段的天线设计,以确保在每个频段都能够提供最佳性能。可以采用复杂的结构来实现多频段共口径的设计,例如采用多层螺旋的结构。
3. 阻抗匹配:多频段共口径宽带天线的设计需要考虑阻抗匹配的问题。阻抗匹配是保证天线在不同频段都能够提供高效的信号传输的关键因素之一。可以通过调整天线的结构和尺寸来实现阻抗匹配。
4. 辐射模式和增益:多频段共口径宽带天线的设计需要考虑其辐射模式和增益。辐射模式和增益决定了天线在不同频段的覆盖范围和传输距离。
5. 材料选择:在设计多频段共口径宽带天线时,需要选择合适的材料,以提高天线的性能和耐用性。可以选择具有较高电导率和较低损耗的材料,以提供更好的信号传输效果。
设计一种多频段共口径宽带天线需要考虑天线形状和尺寸、多频段性能设计、阻抗匹配、辐射模式和增益以及材料选择等因素。通过合理的设计和选择,可以实现高增益、宽带室内和室外通信的要求。
干涉仪测向天线侧向误差偏大问题的处理
2011年第3期 总第115期 通 信 C0MMUNICAT10N 对 抗 C0UNTERMEASURES N03 2011 Sum.115
干涉仪测向天线侧向误差偏大问题的处理
邵福才,李晨,张卓鸿
(解放军驻北京地区军事代表室,北京100191)
摘 要:针对某相关干涉仪测向系统验收过程中出现的问题,首先根据相关干涉仪测向原理,对该 系统在低频段测向精度低于产品指标要求的现象进行了分析,初步找出了产生故障现象的原因;其次
在实验室对故障现象进行了仿真演示,确定了故障部件;最后对系统进行了优化设计,并进行了外场试
验验证,切实提高了该系统的性能。
关键词:相关干涉仪;测向精度;误差
Phase Accuracy Error Analysis of Correlative
Interferometer Direction Finding System
SHA0 Fu—cai,LI Chen,ZHANG Zhuo-hong
(Military Representative Office in Be , Bering 100191,China)
Abstract:Considerring the problem of the correlative interferometer system that occured during the mil—— itary inspection and acceptance,this paper firstly analysed the phenomenon of the unideal phase accuracy error
in the lower frequency band according to the theory of correlative interferometer direction finding(DF),and found out the reason that brought about the phenomenon.Secondly,the fault phenomenon was simulated and
