本文選題：有源相控陣天線 + 機(jī)電耦合�。� 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：有源相控陣天線(APAA)因其可靠性高、功能多、探測(cè)和跟蹤能力強(qiáng)、隱身性能好等無可比擬的優(yōu)勢(shì),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種雷達(dá)系統(tǒng)中。APAA陣面在加工、裝配過程中會(huì)導(dǎo)致陣面產(chǎn)生隨機(jī)誤差;天線工作時(shí),振動(dòng)、沖擊、高熱功耗等又會(huì)引起陣面變形。陣面的隨機(jī)誤差和陣面變形都會(huì)引入陣元位置誤差,引起天線電性能惡化,因此需對(duì)APAA的電性能進(jìn)行補(bǔ)償。本文基于前人對(duì)APAA機(jī)電耦合理論研究的基礎(chǔ)上,在不考慮單元方向圖和陣元互耦的情況下,分別研究了相位調(diào)整、基于最小二乘法的激勵(lì)幅相調(diào)整和基于FFT法的激勵(lì)幅相調(diào)整等三種電性能補(bǔ)償方法的補(bǔ)償原理及補(bǔ)償過程,并對(duì)其補(bǔ)償效果進(jìn)行了研究,主要包括以下內(nèi)容:首先,本文介紹了APAA中結(jié)構(gòu)-電磁耦合模型,基于耦合模型分析了結(jié)構(gòu)誤差對(duì)天線電性能的影響,當(dāng)結(jié)構(gòu)誤差超過某一量級(jí)時(shí),電性能不達(dá)標(biāo),需要對(duì)電性能進(jìn)行補(bǔ)償。其次,基于APAA機(jī)電耦合理論,討論了三種電性能補(bǔ)償方法的計(jì)算原理及其效果。(1)相位調(diào)整法:利用APAA機(jī)電耦合模型,計(jì)算由陣元位置誤差引起的空間相位附加因子,調(diào)整激勵(lì)電流相位抵消空間相位附加因子,實(shí)現(xiàn)對(duì)天線電性能的補(bǔ)償。由算例仿真結(jié)果可以看出,相位調(diào)整法對(duì)波束指向偏差補(bǔ)償效果明顯。(2)基于最小二乘法的幅相調(diào)整:利用APAA機(jī)電耦合模型,建立理想方向圖和誤差方向圖函數(shù)表達(dá)式,基于最小二乘法思想,理想方向圖和誤差方向圖之間差值的最小二乘解即為補(bǔ)償激勵(lì)電流。由算例仿真結(jié)果可以看出,基于最小二乘的幅相調(diào)整法對(duì)增益、副瓣及波束指向等電性能補(bǔ)償效果明顯。(3)基于FFT法的幅相調(diào)整:結(jié)合FFT法在天線方向圖計(jì)算中的應(yīng)用,建立天線方向圖函數(shù)和激勵(lì)電流間的傅立葉轉(zhuǎn)換關(guān)系,將誤差方向圖中的結(jié)構(gòu)誤差項(xiàng)通過傅立葉變換轉(zhuǎn)換到激勵(lì)電流中,將結(jié)構(gòu)誤差的影響等效為電流的變化,然后調(diào)整激勵(lì)電流幅度和相位實(shí)現(xiàn)對(duì)天線電性能的補(bǔ)償。由算例仿真結(jié)果可以看出,基于FFT法的激勵(lì)幅相調(diào)整法對(duì)增益、副瓣及波束指向等電性能補(bǔ)償效果較好。最后,對(duì)三種電性能補(bǔ)償方法的適用范圍做了比較,并對(duì)全文內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié),對(duì)下一步工作提出了研究展望。
[Abstract]:APAA (active phased Array Antenna) has been widely used in various radar systems because of its unparalleled advantages such as high reliability, multi-function, strong detection and tracking ability, good stealth performance, etc. During the assembly process, random errors will be produced in the array surface, while the antenna will be distorted by vibration, shock, high thermal power consumption and so on. Both the random error and the deformation of the array surface will introduce the position error of the array elements, which will cause the deterioration of the electrical performance of the antenna, so it is necessary to compensate the electrical performance of the APAA. In this paper, based on the previous research on APAA electromechanical coupling theory, phase adjustment is studied without considering the mutual coupling of element pattern and element. The compensation principle and compensation process of three electrical performance compensation methods based on the least square method and FFT method are studied, and the compensation effect is studied. The main contents are as follows: first of all, In this paper, the structure-electromagnetic coupling model in APAA is introduced. Based on the coupling model, the influence of the structural error on the electrical performance of the antenna is analyzed. When the structural error exceeds a certain order of magnitude, the electrical performance does not meet the standard, and the electrical performance needs to be compensated. Secondly, based on the APAA electromechanical coupling theory, the calculation principle and effect of three electrical performance compensation methods are discussed. The APAA electromechanical coupling model is used to calculate the spatial phase addition factor caused by the position error of the array element. Adjusting the exciting current phase canceling the spatial phase additional factor to realize the compensation of the antenna electrical performance. The simulation results show that the effect of phase adjustment on the compensation of beam direction deviation is obvious. The amplitude and phase adjustment based on the least square method is used. By using the APAA electromechanical coupling model, the function expressions of ideal pattern and error direction diagram are established. Based on the idea of least square method, the least square solution of the difference between ideal pattern and error pattern is called compensation current. The simulation results show that the amplitude and phase adjustment method based on least squares has obvious compensation effect on gain, sidelobe and beam pointing. The amplitude and phase adjustment based on FFT method is applied to antenna pattern calculation. The Fourier transform relation between the antenna pattern function and the excitation current is established. The structural error term in the error pattern is transformed into the excitation current by Fourier transform, and the effect of the structure error is equivalent to the change of the current. Then the amplitude and phase of excitation current are adjusted to compensate the electric performance of antenna. The simulation results show that the amplitude and phase adjustment method based on FFT method has good compensation effect on gain sidelobe and beam pointing. Finally, the application scope of three kinds of electrical performance compensation methods is compared, and the content of the whole paper is summarized, and the research prospect of the next work is put forward.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN821.8

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本文編號(hào)：2029801