電掃陣列——MATLAB建模與仿真

《電掃陣列——MATLAB建模與仿真》是2014年7月國防工業出版社出版的圖書，作者是戴幻堯。

基本介紹

• 中文名：電掃陣列——MATLAB建模與仿真
• 作者：戴幻堯
• 出版社：國防工業出版社 
• 出版時間：2014年7月
• 定價：89 元
• ISBN：978-7-118-09409-1

內容簡介

譯者序電子掃描陣列（Electronically Scanned Array）是一類通過電子方法實現天線波束指向在空間轉動或掃描的天線，電子掃描陣列天線按實現天線波束掃描的方法分為相位掃描陣列天線（相控陣）和頻率掃描陣列天線（頻掃陣）。在國內，有時也將頻掃陣納入相控陣的範疇，將兩者統稱為相控陣天線。相控陣天線又可分為有源相控陣(AESA)和無源相控陣，兩者本質區別在於，無源相控陣採用傳統雷達的發射機，共用一部發射機、共用一部集中式移相器；而有源相控陣的每個陣元或者子陣後面都級聯一個功放和低噪放(LNA)，使得天線陣列的波束賦形和波束掃描更加靈活。採用電子掃描陣列天線的雷達比使用純機械掃描的傳統雷達有更強的參數測量能力、低截獲機率能力、多目標處理能力、邊掃描邊跟蹤能力、空域抗干擾能力，以及空對空—空對地多模式同時工作的能力等，得到越來越廣泛的套用。電子掃描陣列雷達有相當密集的天線陣列，電掃陣列的設計與實現是電子掃描陣列雷達的基礎與核心技術。諾思羅普·格魯曼公司是美國主要的航空航天飛行器製造廠商之一，在全球防務商排行第三位，也是最大的雷達與軍艦製造商。本書作者A·D·布朗博士於2000年進入諾思羅普 ·格魯曼公司電子系統分部，從事過輻射源設計、陣列方向圖綜合、天線架構的系統級分析和系統架構設計等工作，同時還承擔了天線基礎課程、天線系統設計和電掃陣列課程等培訓〖JP〗和教學工作。

本書原理論述與工程實例相結合，對電掃陣列的基本概念和工作原理等基礎知識進行了系統講解，同時提供了完成基本計算的MATLAB程式，本書可為學習、設計電掃陣列的科技人員提供很好的參考，可以作為大學課程的教科書及實踐工程師的參考書。感謝參加本書翻譯、審校的各位同仁，他們為保證本書質量付出了艱苦勞動。特別感謝申緒澗、戴幻堯同志，他們為本書的翻譯和出版提供了大量幫助和支持。本書涉及到一些天線的基本概念、術語及電掃陣列的基本原理，公式和圖表較多，對譯詞不當之處，敬請讀者批評指正。

目錄

第1章一維電掃陣列基礎1

1.1引言1

1.2一維線陣公式2

1.2.1非電掃方向圖公式2

1.2.2電掃方向圖公式3

1.3電掃陣列的基本參數4

1.3.1波束寬度5

1.3.2瞬時頻寬6

1.3.3柵瓣8

1.4一維線陣方向圖綜述9

1.4.1不同振幅分布11

1.4.2頻率變化14

1.4.3掃描角變化14

1.5共形陣列15

1.5.1公式表達15

1.5.2共形陣列的綜合方向圖17

1.5.3實例17

1.6MATLAB程式和函式18

1.6.1BeamwidthCalculator.m18

1.6.2Compute_1D_AF.m(Function)19

1.6.3Compute_1D_EP.m(Function)19

1.6.4Compute_1D_PAT (Function) 20

1.6.5process_vector.m (Function)20

1.6.6Pattern1D.m 20

1.6.7Pattern1D_GLs.m 24

1.6.8Pattern1D_IBW.m 26

1.6.9Taylor.m (Function)29

1.6.10AmpWeightsCompare.m 30

1.6.11Pattern1D_ConformalArray.m 30

參考文獻32

第2章二維電掃陣列基礎33

2.1二維ESA的方向圖表達式33

2.2ESA的空間坐標定義35

2.2.1天線坐標系35

2.2.2雷達坐標系37

2.2.3天線圓錐角坐標系38

2.3正弦空間表示法39

2.4ESA陣元格線41

2.4.1矩形格線41

2.4.2三角形格線45

2.5二維陣列方向圖分析46

2.5.1天線方向圖綜合46

2.5.2陣面傾斜的ESA的天線方向圖55

2.5.3綜合增益57

2.6MATLAB程式和函式59

2.6.1Compute_2D_AF.m (Function)59

2.6.2Compute_2D_AFquant.m (Function)59

2.6.3Compute_2D_EP.m (Function)60

2.6.4Compute_2D_PAT.m (Function)61

2.6.5Compute_2D_INTGAIN.m (Function)61

2.6.6process_matrix.m (Function)62

2.6.7process_matrix2.m (Function)62

2.6.8Taylor.m (Function)62

2.6.9Pattern2D.m63

2.6.10GratingLobePlotter.m75

參考文獻77

第3章子陣波束形成78

3.1引言78

3.2子陣方向圖表達式80

3.3子陣波束形成81

3.3.1子陣相位延遲控制波束形成82

3.3.2子陣時間延遲控制波束形成84

3.3.3子陣數字波束形成86

3.4重疊子陣87

3.5MATLAB 程式列表90

3.5.1Compute_1D_AF.m (Function) 90

3.5.2Compute_1D_EP.m (Function) 91

3.5.3Compute_1D_PAT (Function) 91

3.5.4process_vector.m (Function) 91

3.5.5Taylor.m (Function) 91

3.5.6Subarray1D.m 92

3.5.7Subarray1D_DBF.m 96

3.5.8Subarray1D_Overlapped.m 99

參考文獻105

第4章方向圖最佳化106

4.1引言106

4.2隨機方向圖最佳化概述106

4.2.1粒子群最佳化概述107

4.2.2遺傳算法概述107

4.3方向圖最佳化的實現108

4.3.1構建成本函式108

4.3.2粒子群算法實例109

4.3.3遺傳算法實例112

4.4MATLAB程式列表114

4.4.1simpleCostFunction.m114

4.4.2simpleGA_AmpTaperEx.m 115

4.4.3simpleGA_FlattopEx.m 121

4.4.4simpleGA_PhaseOnlyEx.m 128

4.4.5simplePS_AmpTaperEx.m 135

4.4.6simplePS_FlattopEx.m 140

4.4.7simplePS_PhaseOnlyEx.m 145

參考文獻150

第5章電掃陣列在天基平台中的套用151

5.1引言151

5.2二體軌道模型151

5.3坐標系155

5.4視場的計算158

5.5天線方向圖在大地測量坐標系中的投影159

5.6MATLAB程式列表160

5.6.1defineObite.m160

5.6.2defineEarth.m165

5.6.3makeEllipse.m166

5.6.4defineESA.m166

5.6.5los2ecef.m167

5.6.6computeHorizon.m168

5.6.7computeFOV.m170

5.6.8main_example1.m171

5.6.9main_example2.m173

5.6.10main_example3.m174

參考文獻178

第6章電掃陣列的可靠性179

6.1引言179

6.2陣元的故障率180

6.3平均無故障時間182

6.4模組故障對一維和二維天線方向圖的影響183

6.5模組故障對雷達距離方程的影響189

6.6MATLAB程式列表191

6.6.1Reliability Code191

參考文獻197