四維天線陣的雷達套用基礎研究

《四維天線陣的雷達套用基礎研究》是依託電子科技大學,由楊仕文擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：四維天線陣的雷達套用基礎研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊仕文

項目摘要

將時間變數引入到具有空間三維變化的常規天線陣中構成的四維天線陣，可將空間陣元的幅度和相位加權通過時間加權的方式實現，從而增加了天線陣的設計自由度，使得四維天線陣相對於常規天線陣具有更多的設計優勢。本項目將在已有的研究基礎上進一步研究四維天線面陣的輻射與接收特性，實現多種波束綜合功能。同時，本項目還將結合脈衝都卜勒雷達、單脈衝雷達、脈衝壓縮雷達等具體雷達工作體制，著重開展基於四維天線陣的雷達套用基礎研究，包括四維天線陣對各種主要雷達系統需要提出的兼容性要求，並提出適合具體雷達體制的工作時序，以促使四維天線陣早日工程實用化。本項目的研究不僅能給天線設計人員提供四維天線陣設計的理論基礎與套用前景，而且也為雷達系統設計人員提供新的陣列天線備選形式及其系統兼容的理論依據。

結題摘要

本項目主要針對四維天線陣在雷達套用領域的若干基礎問題開展了較為深入的研究工作，包括四維天線陣面陣、共形陣的陣列最佳化設計、互耦補償、基於四維天線陣的單脈衝雷達測向、四維天線陣的陣列信號處理等方面。共發表期刊論文20篇（均為EI收錄），其中19篇為SCI收錄，且有5篇發表在本領域頂級刊物IEEE系列刊物上；發表會議論文11篇，其中6篇為EI檢索；申請國家發明專利3項；作特邀報告2次。圓滿完成了項目的各項預期目標。主要研究成果簡介如下： 在基於四維天線陣的單脈衝雷達測向研究方面，（1）提出了一種基於雙向相位中心移動模型的四維天線陣線陣單脈衝雷達系統，其新穎性在於，接收一個目標回波能得到兩個高頻角誤差信號，在相同時間內獲得的目標測角精度更高。（2）基於四維天線陣中多個邊帶上綜合不同指向的和差波束技術，提出了一種基於四維天線陣的單脈衝雷達測向技術，該技術相對常規單脈衝雷達技術，空間測角範圍成倍增加；（3）搭建了一套四維天線陣單脈衝雷達測向系統，實現了±50°寬角範圍單脈衝測向。 在四維天線陣的信號處理研究方面， （1）利用四維天線陣中實現同時多波束的性質，實現了四維天線陣中信源個數的估計和遠場信號來波方向的估計，其性能優於常規天線陣；（2）基於四維天線陣的時間調製作用，提出了一種新穎的相位加權技術，通過合理設計時間調製參數，可以在不採用移相器的情況下實現波束的電掃描和自適應波束形成，該技術可以極大地降低天線陣饋電系統的複雜度，從而降低了天線陣成本。 在四維天線陣的陣列最佳化設計和互耦補償研究方面，（1）研究了四維天線平面陣的方向圖高效綜合技術；（2）提出了新的開關調製時序，解決了四維天線陣的邊帶輻射電平過高的問題；（3）開展了四維天線共形陣的研究，包括球面共形陣和柱面共形陣等；（4）開展了四維天線陣的全波分析與互耦補償研究。 在四維天線陣的實驗樣機研製方面，（1）研製出了一套寬頻低交叉極化的雙層印刷偶極子陣列天線，頻寬達75%，交叉極化低於-30dB；（2）搭建了一套16單元四維天線線陣實驗樣機，並在等幅度等相位激勵條件下，通過時間調製技術實現了-30dB的低副瓣；（3）設計了一種寬頻共形微帶天線單元，並搭建了一套16單元柱面共形陣實驗樣機，在等幅度激勵條件下實現了-20dB的較低副瓣。