通信电子中的阵列天线技术
柔性共形阵天线技术的发展及应用
柔性共形阵天线技术的发展及应用共形阵天线是和物体外形保持一致的天线阵，将天线阵面与载体外形“共形”，增强了适应性，相对于平面阵天线有很大的优势。
在现代无线通信系统中，共形阵天线由于能够与飞机、导弹以及卫星等高速运行的载体平台表面相共形，且并不破坏载体的外形结构及空气动力学等特性，成为天线领域的一个研究热点，是新世纪相控阵雷达发展的一个重要方向。
其中，柔性共形阵天线（后面重点介绍）是更先进的一种共形阵天线技术，不仅可以和任意曲面共形，能够随着外形变化进行动态调整适应而且对于飞行器因气动、冷热等引起的振动和外形变化具有更好的适应性。
目前中国、美国、日本都在进行相关研究，中国已经研制成功采用圆柱阵的相控阵雷达和直升机共形天线。
共形阵天线技术发展历史共形阵的研究实际上很早就开始了，上世纪30年代雷达刚刚出现的时候，科学家就开始对圆环阵、圆锥阵等特别形状天线进行研究，它们被视为共形阵的基础和突破口。
上世纪80年代以后，随着信息革命的爆发，微电子技术迅速发展，一系列新器件、工艺的出现，为共形阵的运用打下了坚实的基础，目前共形阵已经开始部分实用，共形相控阵天线已经运用到各种雷达，如地面、舰载、机载探测雷达，电子战系统、通信系统等，运用领域也越来越广泛。
共形天线已经走入实用共形阵天线技术特点传统的相控阵雷达天线一般采用线阵或者平面阵，它的优点就是结构比较简单，技术处理比较容易，各方面理论比较成熟，因此费用、成本等较低，是目前相控阵雷达广泛使用的天线形式。
不过平面相控阵天线也有自己一些先天的不足之处，限制它进一步的发展。
决定雷达探测距离两个参数：孔径和功率。
想提高雷达的探测距离，就必须提高雷达的孔径，但是飞机上空间有限，难以找到较大的空间给平面阵，这样共形阵就出现了，共形阵最大的特点就是能够和载体表面共形，这样的话，就可以有效的扩展雷达天线的孔径，相。
天基电子侦测中的阵列信号处理技术
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引言
利用卫星在外层空间进行电子侦察已经成为获 取技术情报和信息情报的重要手段 , 其发展趋势包 括: 提高天线灵敏度; 增强星上信息处理能力; 具有 完成综合型多任务的能力; 低轨道小卫星星座组网 工作等等。为了提高信息的时效性 , 地面信息处理 功能正逐步向星上转移, 随着大规模集成电路和微 处理技术的发展和应用, 星上终端设备将担负起愈 来愈多的信息处理任务, 这给未来战场上实时或准 实时使用卫星信息打下基础。 美国和俄罗斯高度重视空间电子对抗技术的发 展, 均拥有数量 庞大的电子侦 察卫星。美国 的 军 号! 卫星吸收了当今军用航天系统中最先进的电子 技术和数传技术 , 配备了极高频中继系统, 装有复杂
Vol 35 No 6 2009
Radio Communications Technology
综合电子信息技术 1 4 快速高分辨空间谱处理模块 空间谱估计测向算法涉及大量复数矩阵运算和 三角函数计算, 处理时间较长, 必须研制适于硬件组 合实现的快速、 小型化、 低功耗测向处理器 , 涉及以 下 3 个方面: & 高性能阵列信号处理平台: 以多片高速数字 信号处理器为核心设计实现高性能数据处理平台, 可完成多种阵列信号处理算法; ∋ 优化矩阵运算的数值处理方法: 阵列信号处 理中经常用到的矩阵求逆、 矩阵分解等非规则运算 会占用大量处理时间和存储资源 , 要提高处理速度, 必须开发计算效率高、 性能稳健的数值处理算法 , 充 分发挥数字信号处理器编程灵活和 FPGA 运算速度 快的优势; ( 实现算法的并行化处理 : 根据设备组成和算 法特点进行并行化分解 , 实现多处理器协调工作 , 并 保持流水线饱满, 最大限度地提高处理速度。 由 MUSIC 测向算法的原理可知, 不同角度的代 价函数计算及谱峰搜索相对独立, 可以将全部运算 分成若干独立部分在多个处理器中同步计算。在 4 片 DSP 和 2 片 FPGA 组成的硬件平台上进行混合设 计 , DSP1 读取天线阵列接收数据, 完成协方差矩阵、 特征分解等计算 , DSP2、 DSP3 和 DSP4 通过 FastBus 接收 DSP1 中的噪声子空间 数据, 同时 计算不同角 度范围内的代价函数 , 并进行谱峰搜索, 最后 DSP1 综合比较 DSP2、 DSP3 和 DSP 的局部极值点, 得到最 终的 测向结 果, 其 中 DSP 之 间的通信 链路通 过在 FPGA 中搭建通信模型来实现。 仿真实验参数 : 天线阵列单元数目 8, MUSIC 算 法搜索角度范围 90 ) # 360), 信号个数 1, 采用 C 语言 程序设计的开发方式, 单片处理用时38. 4 ms, 4 片并 行处理用时14. 9 ms 。 1 5 高精度定位处理算法 天基电子侦测设备的定位体制包括单平台和多 平台组网 2 大类, 其中, 基于测向的单平台定位可采 取以下实现方式: & 利用运动轨迹上的一维测向结果可实现三 角交会定位 ; ∋ 基于二维来波方向与地球表面相交的快速 定位技术。 综合利用对同一辐射源的多次测量数据 , 通过 最小二乘、 Kalman 滤波等最优化处理方法可进一步 提高定位精度。
雷达阵列天线介绍
■开课目的“阵列天线分析与综合”是电子信息工程专业电磁场与微波通信方向的专业选修课程。
课程的任务是使学生掌握阵列天线的基本理论、基本分析与综合方法，掌握单脉冲阵列、相控阵扫描天线的基本理论和概念、以及阵列天线的优化设计思想，培养学生分析问题和解决问题的能力，为今后从事天线理论研究、工程设计和开发工作打下良好的基础。
■课程要求●约有五次作业●考核平时成绩占20％。
包括平时作业，出勤情况。
期末考试成绩占80％(一页纸开卷)雷达阵列天线简介1、“AN/SPY—1”S波段相控阵雷达是海军“宙斯盾”(Aegis)武器系统中的一部分，由RCA公司研制。
它有四个相控阵孔径，提供前方半空间很大的覆盖范围。
接收时它使用带68个子阵的馈电系统，每个子阵包含64个波导辐射器，总共有68×64＝4352个单元。
发射时，子阵成对组合，形成32个子阵，每个子阵128个单元，总共32×128＝4096辐射单元。
移相器为5位二进制铁氧体移相器，直接向波导辐射器馈电。
为了避免相位量化误差引起的高副瓣电平，后来移相器改为7位二进制移相器，合成的相控阵由强制馈电功分网络馈电，辐射单元也改为4350个，单脉冲的和、差波瓣及发射波束均按最佳化设计。
AN/SPY—1天线正在进行近场测试(RCA公司电子系统部提供)目前该系统安装在导弹巡洋舰上导弹巡洋舰上的AN/SPY—1系统2、爱国者(PATRIOT)多功能相控阵雷达是Raytheon公司为陆军研制的一种多功能相控阵雷达系统。
其天线系统使用光学馈电的透镜阵列形式。
和差波瓣分别通过单脉冲馈源达到最佳。
孔径呈圆形，包含大约5000个单元，采用4位二进制铁氧体移相器和波导型辐射器单元。
它安装在车辆上，并可平叠以便于运输。
爱国者多功能相控阵雷达天线(Raytheon公司提供)3、机载预警和控制系统(AW ACS)世界上第一个具有超低副瓣的作战雷达天线是由西屋电气公司为AWACS 系统研制的。
相控阵原理通俗
相控阵原理通俗相控阵是一种利用多个发射器和接收器配合工作的技术，可以实现电子波束的控制。
简单来说，就像我们平常使用的手持灯，我们可以通过改变手的角度，使得灯光的照射方向发生变化。
相控阵有三个基本组成部分：天线阵列、控制系统和信号处理器。
天线阵列是由许多天线单元组成的，每个单元都可以独立发射和接收电磁波。
控制系统负责控制每个天线单元的发射相位和幅度，从而实现电子波束的定向。
信号处理器则负责处理接收到的信号，提取有用的信息。
相控阵的工作原理可以通过一个例子来理解：假设有一个阵列天线，其中每个天线单元都可以独立调整发射的相位。
当我们想要将电磁波束指向某一个目标时，我们可以通过调节每个天线单元的相位差来实现。
从而实现将电磁波的波前相位相加，形成一个指向目标的波束。
相控阵的应用非常广泛，特别是在雷达和通信领域。
在雷达系统中，相控阵可以实现快速扫描和目标跟踪。
通过调整发射天线的相位和幅度，可以实现波束的快速切换和跟踪目标。
在通信系统中，相控阵可以实现多用户同时接入和抗干扰。
通过调整接收天线的相位和幅度，可以最大限度地提高通信质量和系统性能。
相控阵的发展带来了许多优势。
首先，相控阵可以实现快速定向。
相比传统的机械扫描方式，相控阵可以在几毫秒内实现波束的定向，大大提高了系统的响应速度。
其次，相控阵可以实现高精度定向。
通过调整每个天线单元的相位和幅度，可以实现精确的波束控制。
最后，相控阵可以实现抗干扰和隐身性。
通过改变波束的方向和形状，可以最大限度地减少对系统的干扰和探测。
总之，相控阵是一种非常重要的技术，广泛应用于雷达和通信系统中。
它利用天线阵列和控制系统，可以实现电子波束的定向和控制，具有快速定向、高精度定向、抗干扰和隐身性的优势。
相信随着技术的不断发展，相控阵将在更多领域展现出其强大的潜力。
阵列天线收发隔离技术
阵列天线收发隔离技术张焕斌;汪立新【摘要】The array antenna is widely applied in communication field. A group of antenna will have lots of input, while the self-excited phenomenon is objectively existed. The conventional way only works on a single role. It will consume lots of hardware resources to filter each role of array antenna with a single filter so that it is unavailable. This paper proposes a scheme to use parallel delay on 16 road input array antenna which will cancelling the echo signal. It will effectively reduce the hardware resources when this parallel structure is used.%阵列天线在通信领域应用非常广泛,常规的收发隔离技术只是针对一路信号进行回波信号的抑制,假如套用常规方案对阵列天线的每一路输入进行一次自适应抵消将会大量消耗硬件资源,在实际操作中是不可行的,提出一种运用并行延时方案对16路输入的阵列天线进行回波信号抑制工作.利用这种并列式的结构可以有效的减少硬件消耗.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2013(036)001【总页数】6页(P18-23)【关键词】自适应处理;阵列天线;并列延时LMS;收发隔离【作者】张焕斌;汪立新【作者单位】杭州电子科技大学通信工程学院,杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TN91自适应滤波包括自适应时域滤波，自适应空域滤波等。
智能天线阵列
什么是天线
天线基础知识——对称振子
对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对 称振子可简单、独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用 多个半波对称振子组成天线阵。 两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、 全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子。 天线需要多个半波对称振子组阵以得到更大的增益
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天线基础知识—— 振子
什么是天线
• 振子-------构成天线的最基本单位。任何天线
都要谐振在一定的频率上，我们要接收哪个频 率的信号，天线谐振在那个频率上，像GSM 天线必须谐振在900M左右频带内的某一个频 点上。天线谐振是对天线最基本的要求，其实 任意一根金属导体都能做天线，只是性能好坏 的问题，如上面说过的不接天线的基站，它的 天线口也可看成一根天线，但是一根不合格的 天线(覆盖范围小)，换成标准天线后，效果马 上就不一样了，可见谐振对信号辐射的重要性。
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天线基础知识—— 极化方式
天线参数解析
• 在天线的各项参数里有一个很重要的参数就是 极化方式。天线的极化就是指天线辐射时形成 的电场强度（图中红箭头）方向。当电场强度 方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波； 当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为 水平极化波。
垂直极化 Vertical
水平极化Horizontal
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天线基础知识—— 双极化天线
天线参数解析
• 双极化天线是由极化彼此正交的两根天线封装 在同一天线罩中组成的，采用双线极化天线, 可以大大减少天线数目，简化天线工程安装， 降低成本，减少了天线占地空间。在双极化天 线中，通常使用+45°和-45°正交双线极化。
V/H (垂直/水平)
UWB阵列信号处理算法研究
UWB阵列信号处理算法研究一、前言随着无线通信和定位技术的发展，尤其是 5G 网络的广泛应用，人们对无线数据传输的速度和距离要求越来越高。
这就需要更精确、更快速的信号处理算法来支撑这些应用。
UWB 阵列信号处理算法是一种应对这些需求的有效方式。
二、什么是 UWB 阵列信号处理算法UWB（Ultra Wide Band）广义上指的是信号带宽大于 25% 的信号，但实际运用中一般指带宽大于 500MHz 的信号。
UWB 技术可以克服传统无线通信技术的诸多限制，比如抵抗干扰和多径衰减等。
而阵列信号处理算法则是利用阵列天线接收到的信号进行精确定位或者信号处理的技术。
UWB 阵列信号处理算法结合了这两种技术，它利用 UWB 技术接收信号后，通过算法处理得到所需的信息。
比如可以利用 UWB 阵列信号处理算法进行高精度的测距和定位，可以实现毫米级的定位精度和高速数据传输等功能。
三、UWB 阵列信号处理算法的应用UWB 阵列信号处理算法的应用非常广泛，涵盖了室内定位、室外定位、UWB 通信、UWB 信号检测等领域。
下面简单介绍几个 UWB 阵列信号处理算法的应用案例。
1.室内定位室内定位需要在复杂的室内环境下实现精确定位功能，传统的 GPS 定位技术难以满足这种需求。
利用 UWB 阵列信号处理算法，在室内环境下可以实现精准的定位。
2.室外定位UWB 阵列信号处理算法还可以用于室外定位，因为室外环境多变，加之电磁波在空气中会出现多径效应，对定位造成影响。
利用 UWB 阵列信号处理算法，可以克服这些影响，实现高精度的定位。
3.UWB 通信传统的无线通信技术受到带宽限制和多径效应等因素的影响，通信距离较短。
而 UWB 技术由于带宽和信号功率大，在短距离通信中表现出良好的性能。
利用UWB 阵列信号处理算法可以进一步提升 UWB 通信的性能，实现高速稳定的数据传输。
4.UWB 信号检测在电磁环境中 UWB 信号易被其他电子产品干扰，为此需要对 UWB 信号进行检测和干扰消除。
systemvue在有源阵列天线研究中的应用
systemvue在有源阵列天线研究中的应用文章标题：系统仿真软件SystemVue在有源阵列天线研究中的应用引言在当今通信技术不断发展的时代，天线技术作为无线通信系统的重要组成部分之一，其研究和应用也日益受到重视。
有源阵列天线作为一种新型的天线结构，具有指向性强、波束形成灵活、抗干扰性强等优点，被广泛应用于雷达、通信等领域。
在有源阵列天线研究中，系统仿真软件SystemVue发挥着重要的作用，本文将从深度和广度的角度探讨SystemVue在有源阵列天线研究中的应用。
一、SystemVue简介1. SystemVue是由美国Keysight Technologies公司开发的一款专业的电子系统级（ESL）设计和仿真软件。
2. SystemVue提供了丰富的模型库和仿真工具，可以对通信系统、雷达系统等进行全面的仿真分析。
3. SystemVue具有可视化建模、数字信号处理、算法开发等功能，广泛应用于无线通信、射频微波等领域。
二、有源阵列天线的原理和特点1. 有源阵列天线是由多个天线单元和相应的驱动电路组成的一种复杂天线结构。
2. 有源阵列天线可以通过调节各天线单元的相位和幅度来实现波束的形成和指向性的调节。
3. 有源阵列天线具有指向性强、抗干扰性好、波束形成灵活等特点，被广泛应用于通信、雷达等系统中。
三、SystemVue在有源阵列天线设计中的应用1. SystemVue提供了丰富的天线模型库，包括天线单元模型、驱动电路模型等，可以方便地进行有源阵列天线的建模和设计。
2. SystemVue提供了多种仿真工具，可以对有源阵列天线的指向性、波束形成等特性进行全面仿真分析。
3. SystemVue还支持对有源阵列天线的驱动信号进行数字信号处理和算法开发，可以优化有源阵列天线的性能。
四、实例分析以某型号有源阵列天线为例，利用SystemVue对其进行建模和仿真分析，包括天线单元的特性、驱动电路的设计等。
阵列天线单元间的互耦分析与补偿技术
Abstract
Abstract
Antenna array as high-gain antenna has been widely used in various communication systems. However, the characteristics of antenna array changed fundamentally due to the mutual coupling between elements. That coupling is not negligible especially when the element spacing is small. Because of the effect of coupling, the distribution of array aperture, the input impedance and the radiation pattern were changed. It is necessary to analyze the mutual coupling in antenna array deeply and make some compensation, particularly in the development of high-performance antenna array such as low side-lobe antenna and ultra-low side-lobe antenna. That’s the reason why the analysis of the mutual coupling in antenna array has great significance and practical value. In this paper we use dipole array as an example to analyze mutual coupling in it and make certain compensation, with the purpose to illustrate the mutual coupling in slot antennas on waveguides based on the equivalence between dipole and slot antenna in their radiation pattern. Here we calculated the current distribution of a half-wave dipole antenna through the Matlab programming using the method of moments (MOM), and compared to the same result from the calculation of the simulation software FEKO which based on MOM to verify the correctness of the program, and then give the current distribution on each element in the linear dipole array with uniform element spacing by FEKO simulation, in this way to indicate the mutual coupling in antenna array. As the focus of this article, we analyze the mutual coupling in the dipole array which contains 104 elements and make certain of its mutual coupling compensation. By this way we illustrate the mutual coupling in a kind of irregular slot antennas on waveguides. Firstly we analyze the mutual coupling in the linear dipole array, and make certain of its mutual coupling compensation by adjusting the amplitude and phase of each element. Elements’ amplitude was weighted using Taylor incentive-weighted and their phase was adjusted by changing the length of each element according to the observation of each element’s resistance status after the simulation, so that they can achieve the minimum Voltage Standing Wave Ratio (VSWR). In this way the mutual coupling in the dipole array should compensated and its radiation performance improved; secondly we get to the analysis of the rectangular
相控阵形式
相控阵形式相控阵（Phased Array）是一种利用多个天线元件组成的阵列天线，通过控制每个天线元件的相位来实现波束的方向图变化。
相控阵技术在雷达、通信、无线电等领域具有广泛的应用前景。
本文将对相控阵的基本概念、原理、分类以及应用领域进行详细介绍。
一、相控阵的基本概念相控阵是一种由多个天线元件组成的阵列天线，通过对每个天线元件的相位进行独立控制，实现对波束方向图的动态调整。
相控阵的核心思想是将传统的机械扫描方式改为电子扫描方式，从而提高天线的性能和灵活性。
二、相控阵的原理相控阵的工作原理是通过改变阵列中每个天线元件的相位，使得阵列波束在一个平面内实现动态扫描。
当所有天线元件的相位相同时，阵列波束最大；当相邻天线元件的相位差为180度时，阵列波束为零；当相邻天线元件的相位差为任意值时，阵列波束将沿着相位差的方向逐渐减小。
通过改变每个天线元件的相位，可以实现对波束方向图的动态调整。
三、相控阵的分类根据阵列中天线元件的数量和排列方式，相控阵可以分为以下几类：1. 线阵：线阵是由一系列沿直线排列的天线元件组成，适用于需要大范围扫描的场景。
线阵可以分为一维线阵和二维线阵。
一维线阵只有一个维度上的天线元件，适用于单向扫描；二维线阵有两个维度上的天线元件，适用于双向扫描。
2. 面阵：面阵是由一系列分布在一个平面内的天线元件组成，适用于需要高分辨率的场景。
面阵可以分为矩形面阵和圆形面阵。
矩形面阵中的天线元件呈矩形排列，适用于需要高增益的场景；圆形面阵中的天线元件呈圆形排列，适用于需要低副瓣的场景。
3. 子阵列：子阵列是由一组相互独立的子阵列组成，每个子阵列可以独立控制其相位。
子阵列可以提高系统的可靠性和灵活性，适用于需要快速响应的场景。
四、相控阵的应用相控阵技术在雷达、通信、无线电等领域具有广泛的应用前景。
以下是一些典型的应用场景：1. 雷达系统：相控阵雷达通过控制阵列中每个天线元件的相位，实现对波束方向图的动态调整，从而实现对目标的快速跟踪和高分辨率成像。
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通信电子中的阵列天线技术随着通信技术的不断发展，阵列天线技术在通信电子领域的应用越来越广泛。
阵列天线技术是一种多元化设备，被广泛应用于雷达、卫星、船舶、汽车、无人机和航空器等领域。
一. 阵列天线技术的基本概念
阵列天线技术是利用天线阵列单元构成的天线系统来实现高增益、高方向性的通信信号接收和发射。
阵列天线由多个天线单元组成，每个天线单元实现对信号的接收和辐射。
在天线阵列的设计中，单元之间的距离要根据应用场景特点进行选择，以达到最佳的接收和发射效果。
天线阵列还可以通过数字信号处理算法完成波束形成、信号检测和测向等功能。
二. 阵列天线技术的优点
阵列天线技术比传统的单元天线有着更高的增益和更好的方向性。
它可以在一定程度上避免信号的干扰和衰减。
在雷达、卫星和通信系统中，阵列天线可以提高信号的精度和可靠性，有助于
提高系统的灵敏度和性能。
阵列天线也可以用于物体检测和物体跟踪，比如飞机的雷达系统。
三. 阵列天线的分类
阵列天线根据其排列方式不同可以分为线性阵列和面阵列。
线性阵列天线单元排列在一条直线上，面阵列天线单元排列在一个平面上。
阵列天线根据其工作频率不同可分为微波频段、毫米波频段和太赫兹频段。
阵列天线还可以根据其应用场景的特点进行分类。
四. 阵列天线的设计和制造
阵列天线的设计和制造是一个复杂且精密的过程。
阵列天线的设计需要根据具体的应用场景和系统需求选择合适的阵列参数和天线单元。
天线单元的设计需要考虑到天线的阻抗匹配和天线之间的互耦问题。
阵列天线的制造需要应用多种工艺和技术，包括印制电路板(PCB)加工、射频组件组装和测试等。
五. 阵列天线的未来展望
随着通信技术的不断发展和应用场景的不断更新，阵列天线技术将越来越受到重视和应用。
未来阵列天线将朝着更精密、高效和多功能方向发展。
随着阵列天线技术的不断提升，其在卫星通信、5G通信、自动驾驶和物联网等领域的应用将更加广泛。
结论
阵列天线技术是通信电子领域中一个重要的技术领域，被广泛应用于雷达、卫星、船舶、汽车、无人机和航空器等领域。
阵列天线技术具有更高的增益和更好的方向性，能够提高系统的灵敏度和性能。
随着通信技术的不断发展和应用场景的不断更新，阵列天线技术将面临着更多的挑战和机遇。