互耦对阵列天线的影响及补偿技术研究

摘要

未来战争是信息化的战争，越早发现敌方动态就越能较好地掌握战争的主动权。对于舰载超视距雷达来说，其相应的波长很长，为保障接收系统的信噪比、测角精度等技术指标要求，接收阵列的尺寸往往都很大，但由于舰船上的空间有限，就要考虑阵列天线的小型化问题。随着阵列间距的减小，阵元间的互耦将不能被忽略。本文就是以此为出发点，讨论了互耦对阵列天线性能的影响及相应的补偿方法。 矩量法作为分析电磁散射与辐射的主要方法之一，对各种线天线问题可以得到准确的分析。本文把线天线等效为金属窄带，用RWG基函数来表示其表面的电流分布，采用Galerkin法求解电场积分方程，同时引入了广义阻抗的定义，分析讨论了互耦对Chebyshev线阵方向图的影响，得到了一些有用的结论。 测角精度是阵列天线的一项重要指标，分别在相干信源与非相干信源条件下，比较了几种常用的空间谱估计算法。得出MUSIC算法及其修正算法具有较好的测角精度，同时仿真分析了互耦对阵列天线波达方向的影响。 由于互耦会使天线阵的性能变差，从两个不同的角度，提出了对阵元互耦的补偿方法，在理论仿真中均达到了很好的效果。针对以往分析空间谱互耦补偿问题时，均没有考虑不同方向入射波的情况下对算法的影响。入射波方向不同必然会影响阵列流型，从而改变了接收信号的噪声子空间与信号子空间。基于矩量法对其互耦补偿，得出如果在线阵轴线附近角度有多个入射信号时则要考虑二次补偿。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2阵列天线小型化的主要内容及发展概况

1.2.1阵元及匹配网络设计

1.2.2阵列形式及阵列综合方法

1.2.3阵元间的互耦补偿

1.2.4空间谱估计方法

1.3本文内容介绍

第2章 天线问题的矩量法分析

2.1矩量法的基本原理

2.2导体问题的RWG法

2.2.1电场积分方程

2.2.2 Rao模型

2.2.3 Rao模型的矩量解

2.2.4阻抗矩阵计算

2.2.5表面电流的辐射

2.3单个天线的计算结果

2.4本章小结

第3章互耦对天线阵辐射特性的影响

3.1天线阵广义阻抗的定义

3.2互耦对各阵元电流分布的影响

3.3互耦对阵列方向图的影响

3.4本章小结

第4章空间谱估计算法

4.1信号源数学模型

4.1.1窄带信号模型

4.1.2相干信号源模型

4.1.3噪声模型

4.2 DOA估计的传统方法

4.2.1延迟-相加法

4.2.2 Capon最小方差法

4.3 DOA估计的子空间法

4.3.1 MUSIC算法

4.3.2空间平滑

4.3.3 MMUSIC

4.4计算仿真与分析

4.5本章小结

第5章互耦补偿方法研究

5.1阵元互耦的激励补偿

5.2基于矩量法的互耦补偿

5.3互耦对MUSIC算法的影响及补偿

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢