相控陣天線理論和技術

《相控陣天線理論和技術》是2015年1月國防工業出版社出版的圖書，作者是李知新。

基本介紹

• 中文名：相控陣天線理論和技術
• 作者：李知新
• 出版時間：2015年1月
• 出版社：國防工業出版社
• 頁數：166 頁
• ISBN：978-7-118-09748-1
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝

內容簡介

本書著重介紹四種實用的饋相方法，即指向修正法、移位饋相法、隨機饋相法以及移位加權饋相法，並分析各種方法的饋相效果及優缺點。文中還介紹幾種通過控制相位實現主波束賦形及副瓣賦形的方法。

為便於理解相控陣天線在雷達上的套用，還介紹了正弦空間坐標及其坐標變換、雷達坐標系及其對天線測量的影響，最後介紹幾種相控陣天線的工程實例。

目錄

第1章天線問題的電磁場理論基礎 1

1.1麥克斯韋方程和邊界條件 1

1.2位函式 2

1.2.1交變電磁場方程的直接解法2

1.2.2交變電磁場中的位函式A、φ3

1.2.3交變電磁場中的位函式A*、φ3

1.2.4Hertz位Π3

1.2.5Π4

1.3格林公式 5

1.4非均勻波動方程的解 5

1.5無限均勻空間內的電磁場 8

1.6電偶極子的輻射場 9

1.7線振子的輻射場 10

1.8邊界值問題 12

第2章天線陣的基本理論14

2.1天線輻射的方向特性 14

2.2直線陣 15

2.2.1直線陣的方向圖15

2.2.2直線陣波束的掃描16

2.2.3直線陣的波束寬度17

2.2.4直線陣的方向性係數17

2.3平面陣 17

2.3.1平面陣的方向圖17

2.3.2平面陣的波束指向18

2.3.3平面陣的波束寬度19

2.3.4平面陣的方向性係數19

2.3.5平面陣波束寬度面積與方向性係數的乘積19

第3章輻射單元對陣列天線性能的影響20

3.1理想的輻射單元 20

3.2輻射單元方向性引起的波束指向誤差 20

3.3輻射單元方向性對差波束斜率的影響21

第4章陣列天線的隨機誤差及其對波束指向的影響23

4.1陣列天線隨機誤差及其對波束指向的影響 23

4.2線陣隨機誤差引起的差波束電軸偏移 26

4.2.1串聯饋電27

4.2.2並聯饋電28

4.3平面陣隨機誤差引起的指向誤差 28

第5章數字式移相器的套用及其帶來的問題29

5.1套用數字式移相器的基本原理 29

5.1.1數字式移相器29

5.1.2最小相移量與波束掃描步進角的關係29

5.2相位量化對天線增益的影響 30

5.2.1相位量化方式30

5.2.2相位量化誤差對增益的影響30

5.3相位量化引起的波束指向誤差 31

5.3.1相位量化誤差31

5.3.2相位量化引起的指向誤差32

5.4相位量化引起的量化副瓣 34

第6章饋相方法36

6.1指向修正饋相法 36

6.2移位饋相法 37

6.3隨機饋相法 38

6.3.1波束均值無指向誤差隨機饋相38

6.3.2相位誤差均值為零法39

6.4移位加權饋相法 40

6.4.1相位誤差與波束指向誤差40

6.4.2移位加權饋相方程41

6.4.3波束控制計算機相位的字長42

6.4.4減少移相器位數，降低相陣成本42

6.4.5套用42

6.5饋相方程的通用形式 43

6.6饋相效果 44

6.6.1指向誤差44

6.6.2量化副瓣電平45

6.6.3結論45

第7章互耦問題47

7.1兩個薄片振子之間的互阻抗 47

7.2偶極子陣的有源阻抗 48

7.2.1有源阻抗的概念48

7.2.2有源阻抗的分析方法48

7.3互耦對單元方向圖的影響 53

7.3.1互耦的存在改變理想單元的概念 53

7.3.2單元陣中的方向圖53

7.4互耦的積累效應 54

7.5互耦效應的實驗研究方法 56

7.5.1波導模擬器法56

7.5.2小陣法59

7.5.3周期性邊界法59

7.6寬角匹配問題 61

7.6.1饋線中實現寬角匹配61

7.6.2在自由空間區實現寬角匹配61

7.7互耦問題的數值分析方法 62

7.7.1矩量法及線天線互耦問題62

7.7.2矩形開口波導陣的互耦問題66

第8章加權陣列74

8.1密度加權陣列與幅度加權陣的等效 74

8.2環柵陣 75

8.2.1環柵陣的幾何關係75

8.2.2環柵陣的方向圖陣因子76

8.2.3環柵陣的柵瓣特性76

8.3有幅度加權的密度加權陣的統計設計 77

8.4相位加權陣列天線 80

第9章相控陣的高頻饋電網路83

9.1光學饋電系統 83

9.2網路饋電系統 84

9.2.1串聯饋電系統84

9.2.2並聯饋電系統85

9.2.3子陣饋電86

第10章數字式移相器87

10.1閉鎖式鐵氧體數字移相器 87

10.1.1閉鎖式波導鐵氧體數字移相器87

10.1.2閉鎖式微帶鐵氧體數字移相器95

10.2PIN二極體移相器 98

10.2.1PIN二極體的基本特性及其等效電路98

10.2.2PIN二極體的選用99

10.2.3PIN 二極體移相器100

10.2.4高通—低通型移相器111

10.2.5螺旋反射型移相器112

10.2.6常用PIN二極體移相器的主要性能比較114

10.3鐵氧體數字移相器和PIN二極體移相器性能比較 115

第11章相控陣天線的可靠性117

11.1故障的統計特性 117

11.1.1{gn}的機率密度117

11.1.2{Xn}的機率密度117

11.2輻射場的統計特性 119

11.3數字移相器故障對陣性能的影響 121

11.4單元饋電故障對陣性能的影響 122

11.5相陣天線的平均故障時間 122

第12章 相控陣天線的波束賦形變換123

12.1引言 123

12.2Davies 陣 123

12.3信噪比最佳方法 125

12.4控相形成有指定零點的方向圖 127

12.5給定約束條件的最佳化方法 130

12.6主波束賦形的相位子陣法 132

第13章陣列正弦空間坐標及坐標系變換135

13.1陣列正弦空間坐標 135

13.2陣列坐標繫到大地坐標系的變換 136

13.2.1陣列俯仰傾斜137

13.2.2偏離正北137

13.2.3陣列俯仰傾斜又偏離正北137

13.3天線中常見的坐標變換 139

13.4歐拉角 140

13.5雷達坐標系對相控陣天線測量的影響 141

第14章工程實例144

14.1相頻掃天線 144

14.1.1設計要求144

14.1.2方案144

14.2一維相掃單脈衝波導窄邊裂縫陣天線 145

14.3強制饋電的兩維相掃相控陣天線 147

14.4固態實驗相控陣天線 149

14.5徑向功率分配器饋電的平面相控陣天線 149

14.6一種有限掃描相控陣天線 150

14.7移動衛星通信天線技術 151

14.7.1“動衛通”的跟蹤方案152

14.7.2低輪廓的移動衛星通信設備153

14.7.3低輪廓“動衛通”掃描天線實例155

附錄A磁場與磁流的關係159

附錄B並矢格林函式160

附錄C含有雙片橫向磁化鐵氧體的矩形波導的傳播常數方程——特徵方程163

參考文獻 165