對(duì)基于子陣級(jí)非周期的有限掃描陣列進(jìn)行研究,采用數(shù)值仿真和遺傳算法對(duì)基于不同子陣規(guī)模的非周期陣列進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),分析4×4和2×2兩種子陣規(guī)模對(duì)接收多波束應(yīng)用中伴隨波束方向圖的影響,研究表明子陣規(guī)模過(guò)大會(huì)引起伴隨波束方向圖的旁瓣抬升,通過(guò)減小子陣規(guī)模可以避免該問(wèn)題,論證了設(shè)計(jì)的基于2×2子陣的非周期八角陣可應(yīng)用于有限視場(chǎng)掃描相控陣中。 

【文章來(lái)源】：遙測(cè)遙控. 2020,41(05)

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2-Darrayfactormap多波束

2020年9月遙測(cè)遙控·7·的陣因子?xùn)虐暌种菩阅芎筒ㄊ至研阅埽⒔o出了有限掃描陣列的設(shè)計(jì)和優(yōu)化過(guò)程，對(duì)有限掃描陣列的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。1基于4×4子陣的陣面設(shè)計(jì)根據(jù)本測(cè)控系統(tǒng)的工作距離和增益需求，該相控陣天線應(yīng)包含約240個(gè)天線單元。為了盡量減少子陣后端的數(shù)字通道數(shù)量，應(yīng)優(yōu)化陣面排布使得各子陣包含盡量多的天線單元，因此，首先考慮基于44子陣規(guī)模進(jìn)行陣面設(shè)計(jì)和優(yōu)化。圖1所示為傳統(tǒng)周期陣列排布及其性能仿真，該陣列由44個(gè)子陣周期排布構(gòu)成，每個(gè)子陣包含44個(gè)天線單元，此處選擇單元間距d=2.8λ0。圖1（b）所示為在正弦空間坐標(biāo)系中UV平面上表示的該陣列的陣因子，可以看出，其陣因子除在UV平面的原點(diǎn)（u=0，v=0）（即天頂方向）處出現(xiàn)最大值外，還在UV平面上坐標(biāo)為（mu0，nv0，mZ，nZ）點(diǎn)處出現(xiàn)最大值，其中，u0=/d，v0=/d，這些點(diǎn)即該周期陣列陣因子的柵瓣。由上述分析可知，當(dāng)主瓣不掃描時(shí)，其陣因子最靠近主瓣的柵瓣出現(xiàn)在（u=±0.357，v=±0.357），對(duì)應(yīng)的θ約為20.9°。圖1（c）給出了所采用天線單元的方向圖，可以看出該天線單元方向圖的半功率波束寬度約為19°，主瓣內(nèi)增益較平坦，且方向圖下降沿陡峭，旁瓣電平遠(yuǎn)低于主瓣，具有良好的門(mén)限特性。此外，圖1（c）還給出了該周期陣列波束掃描至（θ=8°，φ=0°）角度時(shí)v=0切面的陣因子方向圖，可以看出其最靠近主瓣的柵瓣出現(xiàn)在（θ=12.6°，φ=0°）。上述分析表明，當(dāng)主瓣掃描時(shí)，其柵瓣也隨著主瓣?

·8·朱小奇等，基于子陣級(jí)非周期的有限掃描陣列研究第41卷第5期圖2（c）給出了該非周期陣列波束掃描至（θ=8°，φ=0°）角度時(shí)，v=0切面的陣因子方向圖�？梢钥闯�，v=0切面上陣因子的柵瓣電平被抑制到12.15dB，結(jié)合單元方向圖對(duì)柵瓣的抑制，v=0切面上合成方向圖的柵瓣電平減小至14.75dB。此外，在主波束掃描8°范圍內(nèi)，該非周期陣列在全空域內(nèi)的最高旁瓣電平為12.55dB，與周期陣列相比其最高旁瓣電平改善了約9dB。本相控陣所應(yīng)用的測(cè)控系統(tǒng)除要求該陣列具有低柵瓣性能外，還要求其具有接收多波束的能力。根據(jù)實(shí)現(xiàn)的層級(jí)接收多波束可以分為單元級(jí)和子陣級(jí)兩類，與單元級(jí)接收多波束相比，子陣級(jí)接收多波束可以顯著降低多波束形成網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量和復(fù)雜度，從而降低系統(tǒng)成本。隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字波束形成技術(shù)在相控陣天線領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，數(shù)字接收多波束可以方便地實(shí)現(xiàn)波束賦形，增強(qiáng)相控陣天線的性能和威力。子陣級(jí)數(shù)字接收多波束是通過(guò)將子陣合成的信號(hào)進(jìn)行下變頻、數(shù)模轉(zhuǎn)換和正交相位檢波轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)數(shù)字終端對(duì)子陣級(jí)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字配相、合成，從而形成接收多波束。為便于表述，將子陣級(jí)信號(hào)不經(jīng)過(guò)數(shù)字配相而直接合成的波束定義為中心波束，將數(shù)字配相后合成的波束定義為伴隨波束。與中心波束相比，伴隨波束的旁瓣通常會(huì)抬高，需詳細(xì)進(jìn)行評(píng)估。基于上述要求，需要考察該相控陣同時(shí)形成多個(gè)波束的性能。圖3給出了該非周期陣列同時(shí)形成兩個(gè)波束的仿真結(jié)果，其中圖3（a）所示為當(dāng)該陣列的中心波束指向（θ=7°，φ=0°）時(shí)仿真的v=0切面方向圖，圖3（b）所示為伴隨波束指向（θ=8°，φ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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