L频段共形相控阵天线研制

相控阵天线实施方案相控阵天线是一种利用多个天线单元共同工作来实现波束形成和指向控制的天线系统。

相控阵天线在通信、雷达、无线电导航等领域有着广泛的应用，其性能直接影响到系统的通信质量和探测能力。

因此，设计和实施相控阵天线方案显得尤为重要。

一、相控阵天线的基本原理。

相控阵天线通过控制每个天线单元的相位和幅度，实现波束的形成和指向的控制。

相控阵天线系统通常由大量的天线单元组成，这些天线单元之间通过相控网络进行连接，从而实现波束的形成和指向的控制。

相控阵天线的工作原理可以简单地理解为通过改变每个天线单元的信号发射相位和幅度，使得它们的信号在特定方向上相干叠加，从而形成一个指向性很强的波束。

二、相控阵天线的实施方案。

1. 天线单元设计，相控阵天线的性能直接受到天线单元设计的影响。

在实施相控阵天线方案时，需要充分考虑天线单元的设计，包括天线的增益、带宽、波束宽度、辐射方向等参数。

合理的天线单元设计可以有效提高相控阵天线系统的性能。

2. 相控网络设计，相控阵天线的相控网络是实现相控阵功能的关键。

相控网络需要能够准确地控制每个天线单元的相位和幅度，同时还需要考虑相控网络的复杂度和实现成本。

在实施相控阵天线方案时，需要对相控网络进行合理设计，以满足系统性能和成本的要求。

3. 波束形成算法，波束形成算法是相控阵天线系统中的核心部分。

波束形成算法需要能够根据指定的波束方向和宽度，计算出每个天线单元的相位和幅度，从而实现波束的形成。

在实施相控阵天线方案时，需要选择合适的波束形成算法，并进行优化和调整，以提高系统的波束形成精度和稳定性。

4. 系统集成与调试，相控阵天线系统的实施不仅包括硬件设计和制造，还包括系统集成和调试。

在实施相控阵天线方案时，需要对系统进行全面的集成和调试，包括硬件和软件的调试、系统性能的测试和验证等工作，以确保系统能够正常工作并满足设计要求。

5. 性能评估与优化，相控阵天线系统的实施并不是一次性的工作，还需要对系统的性能进行评估和优化。

■开课目的“阵列天线分析与综合”是电子信息工程专业电磁场与微波通信方向的专业选修课程。

课程的任务是使学生掌握阵列天线的基本理论、基本分析与综合方法，掌握单脉冲阵列、相控阵扫描天线的基本理论和概念、以及阵列天线的优化设计思想，培养学生分析问题和解决问题的能力，为今后从事天线理论研究、工程设计和开发工作打下良好的基础。

■课程要求●约有五次作业●考核平时成绩占20％。

包括平时作业，出勤情况。

期末考试成绩占80％(一页纸开卷)雷达阵列天线简介1、“AN/SPY—1”S波段相控阵雷达是海军“宙斯盾”(Aegis)武器系统中的一部分，由RCA公司研制。

它有四个相控阵孔径，提供前方半空间很大的覆盖范围。

接收时它使用带68个子阵的馈电系统，每个子阵包含64个波导辐射器，总共有68×64＝4352个单元。

发射时，子阵成对组合，形成32个子阵，每个子阵128个单元，总共32×128＝4096辐射单元。

移相器为5位二进制铁氧体移相器，直接向波导辐射器馈电。

为了避免相位量化误差引起的高副瓣电平，后来移相器改为7位二进制移相器，合成的相控阵由强制馈电功分网络馈电，辐射单元也改为4350个，单脉冲的和、差波瓣及发射波束均按最佳化设计。

AN/SPY—1天线正在进行近场测试(RCA公司电子系统部提供)目前该系统安装在导弹巡洋舰上导弹巡洋舰上的AN/SPY—1系统2、爱国者(PATRIOT)多功能相控阵雷达是Raytheon公司为陆军研制的一种多功能相控阵雷达系统。

其天线系统使用光学馈电的透镜阵列形式。

和差波瓣分别通过单脉冲馈源达到最佳。

孔径呈圆形，包含大约5000个单元，采用4位二进制铁氧体移相器和波导型辐射器单元。

它安装在车辆上，并可平叠以便于运输。

爱国者多功能相控阵雷达天线(Raytheon公司提供)3、机载预警和控制系统(AW ACS)世界上第一个具有超低副瓣的作战雷达天线是由西屋电气公司为AWACS 系统研制的。

一种用于卫星地面移动通信系统的相控阵天线作者：刘新良冯奎胜田青李娜来源：《现代电子技术》2008年第17期摘要：介绍了一种用于卫星地面移动通信系统的相控阵天线。

该天线采用GPS与电子罗盘相结合的跟踪控制方案，控制天线波束在仰角30°～90°,方位角0°～360°的空域内快速扫描，自动跟踪通信卫星，确保话音通信和数据传输。

增益优于14 dB,圆极化工作，天线工作在L波段，直径小于550 mm。

介绍了单馈源双频圆极化天线单元、波束控制器的理论分析和工程设计，以及天线系统的组成和主要性能。

实测结果表明该天线能够满足卫星地面移动通信终端的应用。

关键词：卫星通信;移动终端;相控阵天线;微带天线中图分类号：TN929.5 文献标识码：B 文章编号：1004373X(2008)1704803Phased Array Antenna System for Satellite Mobile Communication SystemLIU Xinliang1,FENG Kuisheng2,TIAN Qing1,LI Na3(1.Xi′an Space Star Technology (Group) Corporation,Xi′an,710061,China;2.College of Electronic and Information,Northwestern PolytechnicUniversity,Xi′an,710072,China;3.Telecommunication Engineer Institute,Air Force Engineeri ng University,Xi′an,710077,China)Abstract：This paper presents a design of phased array antenna system for mobile communication system.It can scan the communication satellite automatically from 30° to 90° in elevation and 360° coverage in azimuth.Its antenna gain is better than 14 dB and diameter is less than 550mm.This paper gives theoretical analysis and engineering design of the single-feed circularly polarized micro-strip antenna and the control system.The results indicate that the phased array antenna system is fit for the mobile ground terminal of satellite communication systemKeywords：satellite communication;mobile terminal;phased array antenna;micro-strip antenna1 引言具有跟踪能力的中等增益圆极化天线是中继通信卫星和卫星移动通信这两种通信系统的关键部件之一。

相控阵天线技术的应用及未来发展趋势无线通信技术是现代化社会的重要基础设施之一。

而天线作为无线通信的关键组件，具有决定性的影响。

一种新型的天线技术——相控阵天线技术，近年来受到越来越多的关注。

相控阵天线技术通过电子调节单元阵列，能够控制无线信号的发射和接收方向，实现空间波束形成。

本文将简要介绍相控阵天线技术的基本原理及其在各个领域的应用，并对未来发展趋势进行探讨。

一、相控阵技术的基本原理相控阵技术是基于线性阵列的理论基础，其核心思想是通过电调单元阵列控制波束方向和波前形状。

通过调整电器单元的相位、振幅和极化状态，从而实现波束形成，控制波向。

相控阵技术主要包括以下两个方面的工作：（1）阵列设计：通过制造适当指定大小阵列，并将其分成相等部分阵列，聚焦调制适当的电流、智能电磁波发射器、电磁波接受器，实现阵列辐射成若干区域的强信号，从而实现波束形成。

（2）相位控制：相控阵技术通过电路调节不同元件的相位，保证不同元件形成的波前合成为期望的波前。

具体方法为：在所有基本元件间安装数字相移器，对于信号到达每一个元件的时间，通过计算求解出需要对元件设置的相位差，以实现相位的调节，最终实现波束的控制。

二、相控阵技术的应用相控阵技术具有广泛的应用领域。

下面将简要介绍其在军事、民用通信和雷达系统等各个领域的应用。

1、军事相控阵技术已经广泛应用于军事领域中的雷达系统。

在军事应用领域中具有极为重要的意义。

相控阵雷达具有精准的定位和目标跟踪等优势，可以有效地识别和追踪敌人。

在海上防御领域中，相控阵技术可以用于发现敌方舰队的位置以及船舶编队等信息的探测。

2、民用通信相控阵天线技术在民用通信领域也有着广泛的应用。

无线通信是现代社会的重要组成部分，相控阵技术可以提高通信信号的传输质量，减少信息的暴露。

同时，相控阵技术可以大大提高通信网络的容量，使得更多的人能够享受到高品质的通信服务。

例如，在车载通信系统中，通过使用相控阵天线技术，可以有效提升车辆之间的通信效率和通信质量。

共形相控阵关键技术随着通信技术的发展，人们对通信设备的要求也越来越高。

相控阵技术是一种基于电子束的无线通信技术，被广泛应用于雷达、通信、航空、导航等领域。

共形相控阵技术是相控阵技术的一种新型应用，它具有很多优点，如高精度、低功耗、小体积、高可靠性等。

本文将介绍共形相控阵技术的原理、特点和关键技术。

一、共形相控阵原理共形相控阵技术是一种基于电子束的无线通信技术，它的原理是通过多个天线单元来发射和接收信号，通过控制每个天线单元的相位和振幅，可以实现对信号的定向传输和接收。

相比传统的天线阵列，共形相控阵技术具有更高的灵活性和可调性，可以根据不同的应用场景进行调整和优化。

共形相控阵技术的原理可以用以下图示来说明：图 1 共形相控阵原理示意图在共形相控阵系统中，每个天线单元都有一个相位控制器和一个振幅控制器，通过控制这两个参数，可以实现对信号的定向传输和接收。

例如，在图1中，当需要将信号传输给接收器1时，天线单元1和天线单元3的相位和振幅会被调整，使得它们的信号能够在空间中相遇，从而形成一个定向的电子束，直接传输到接收器1。

同样的，当需要将信号传输给接收器2时，天线单元2和天线单元4的相位和振幅会被调整，使得它们的信号能够在空间中相遇，从而形成一个定向的电子束，直接传输到接收器2。

这样一来，就可以实现对不同接收器的信号传输和接收。

二、共形相控阵特点共形相控阵技术具有很多优点，如高精度、低功耗、小体积、高可靠性等。

下面将分别介绍其特点。

1、高精度共形相控阵技术可以精确控制每个天线单元的相位和振幅，从而实现对信号的定向传输和接收。

这种技术可以使得信号的传输和接收更加精确和准确，从而提高通信质量和可靠性。

2、低功耗共形相控阵技术可以根据实际需求来调整天线单元的相位和振幅，从而降低功耗。

相比传统的天线阵列技术，共形相控阵技术可以节省很多能量，从而提高设备的使用寿命和稳定性。

3、小体积共形相控阵技术可以将多个天线单元集成在一起，形成一个小型的天线阵列。

5.8GHz通信系统阵列天线设计与校正本文针对5.8GHz点对多点通信系统,设计中心站和用户站使用的天线阵列,并设计针对智能天线和大规模相控阵天线的校正算法。

针对中心站用的全向天线的高性能要求,设计了并行馈电的天线阵列。

为了避免并行馈电网络影响天线的全向性,采用了三扇区天线合成全向覆盖的方案,每个扇区天线是一个贴片天线阵列。

而每个天线单元又是一个寄生贴片天线阵列。

通过改变寄生单元的负载,可以调整扇区天线波束宽度,使之满足扇区天线的-6dB波束宽度为120°的要求,从而使整个天线阵达到良好的全向性。

针对用户站用的定向天线的性能要求,采用基于基片集成波导的平板缝隙天线阵作为解决方案。

与传统的金属平板波导相比,基片集成波导具有成本低廉,集成度高等优点。

但是基片集成波导的宽高比很大,因此缝隙天线阵的带宽较窄。

在本论文中,分析了波导缝隙天线的带宽与其组阵方式和馈电波导宽高比的变化规律,并且提出了用扼流槽扩展带宽的方案。

最后实现一个平面化的波导缝隙天线阵,该天线具有8.1%的带宽和–25~–32dB的低旁瓣性能。

在相控阵天线、智能天线以及其他有源天线阵中,需要对每个天线单元的射频通道的不一致性进行校正。

基于经典的旋转矢量法,本文提出了用于大规模相控阵天线校正的分组旋转矢量法。

该方法同时旋转多个天线单元的信号源的相位,能够使被测信号的起伏显著增加。

从而克服了经典方法中被测信号幅度变化不明显,难于检测的缺点。

误差估计和仿真校正结果显示,该方法能够提高测量精度,改善校正效果。

初步的试验表明,该方法具有可行性。

【相似文献】[1]. 苏道一,傅德民,尚军平.一种快速测量与故障检测相控阵天线的新方法[J].雷达科学与技术, 2005,(01)[2]. 唐宝富,束咸荣.低副瓣相控阵天线结构机电综合优化设计[J].现代雷达, 2005,(03)[3]. 郭琳,朱小三,邹永庆.一种宽波束相控阵天线单元[J].雷达科学与技术, 2007,(02)[4]. 童央群,郭继昌.一种改进的红外焦平面非均匀性校正算法[J].光电工程, 2005,(05)[5]. 公毅.控制位数有限的自适应相控阵天线[J].现代雷达, 1983,(02)[6]. 劳金玉.FM和TV二频道天线通过鉴定[J].广播与电视技术, 1990,(02)[7]. 李鹏程.S波段四位数字移相器[J].遥测遥控, 1993,(04)[8]. M.S.Stiglitz,廖庆芳.1985年相控阵会议论文介绍[J].现代雷达, 1987,(01)[9]. 薛锋章,倪晋麟.L波段共形相控阵天线单元的研制[J].微波学报,1997,(01)[10]. 朱小三,吴先良.一种宽波束微带贴片天线的实验研究[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版), 2006,(05)【关键词相关文档搜索】：电子科学与技术; 全向天线; 平板缝隙天线阵; 相控阵天线; 校正【作者相关信息搜索】：清华大学;电子科学与技术;冯正和;刘明罡;。

微波相控阵天线技术的研究与发展微波相控阵天线技术是一项关键的通信和雷达技术，其研究与发展一直备受关注。

本文将探讨微波相控阵天线技术的背景、原理、应用以及未来发展趋势。

1. 背景微波相控阵天线技术源于对雷达和通信系统性能的不断追求。

传统的固定方向天线存在着无法灵活调整波束方向的缺陷，而微波相控阵天线技术通过控制每个天线元件的相位和幅度，能够实现快速、灵活地改变波束方向和形状，从而提高了系统的性能和适应性。

2. 原理微波相控阵天线由大量微小的天线单元组成，这些单元可以独立调节相位和幅度。

通过精确控制每个单元的相位和幅度，可以形成特定方向和形状的波束。

相控阵天线的波束形成原理基于干涉理论和波束形成算法，通过合成多个单元的信号，使得波束能够聚焦在目标上，实现高精度的目标探测和跟踪。

3. 应用微波相控阵天线技术在军事、民用和航天领域有着广泛的应用。

在军事方面，相控阵雷达可以实现对多个目标的同时跟踪和定位，提高了战场信息的获取和处理能力；在民用通信领域，相控阵天线可以实现对移动通信用户的动态跟踪和波束赋形，提高了通信系统的容量和覆盖范围；在航天领域，相控阵天线被广泛应用于卫星通信和导航系统中，为空间信息的传输和定位提供了可靠的技术支持。

4. 发展趋势随着通信和雷达技术的不断发展，微波相控阵天线技术也在不断演进。

未来的发展趋势主要包括以下几个方面：- 高集成化：随着微电子技术和射频集成技术的进步，相控阵天线系统将越来越小型化、轻量化和高集成化，适应于更多的应用场景。

- 宽频段：未来的相控阵天线将具有更宽的工作频段，能够满足多种频段的通信和雷达需求，提高系统的灵活性和适用性。

- 多功能化：相控阵天线将具备更多的功能，如自适应波束形成、干涉成像、电子扫描等，实现更复杂的任务和应用。

- 智能化：相控阵天线系统将借助人工智能和自主学习算法，实现对环境和任务的智能感知和优化控制，提高系统的自适应性和智能化水平。

综上所述，微波相控阵天线技术在通信和雷达领域具有重要的地位和广阔的应用前景。

相控阵天线设计方案一、相控阵天线需求分析1.天线应用场景图1-(a)图1-(b)如图1所示，定义XOY平面为天线安装面，天线采用平板结构外形，与天花板共形安装。

为了实现AP的远距离覆盖能力，天线需要在天花板平面具备高增益特性；在AP的高密度部署区域，需要天线波束集中于垂直向下区域，同时窄波束有利于降低AP之间的相互干扰。

由此可知，天线需要具备高增益、大角度覆盖的能力。

2.天线指标要求图25G频段：4.9GHz~5.9GHz在xz/yz面：第一档：theta=90°增益大于5dB第二档：theta=90°增益比第一档增益下降4dB第三档：theta=90°/-90°增益小于-9dBtheta=60°/-60°增益小于-6dB2.4G频段：2.4GHz~2.49GHz在xz/yz面：第一档：theta=90°增益大于3dB第二档：theta=90°增益比第一档增益下降4dB第三档：theta=90°/-90°增益小于-9dBtheta=60°/-60°增益小于-6dB根据图2坐标定义，天线波束需要具备在±90°角度内满足大角度、高增益扫描状态。

图3根据图3阵列布局要求，每个天线子阵采用线阵形式，各自覆盖俯仰0°~90°角度，最终实现整阵对于下半空间的全覆盖。

二、天线设计方案阵列天线的大角度扫描是阵列天线设计的一大难点。

从理论上讲阵列的天线增益满足：阵列增益=单元增益+阵因子增益，天线单元的广角辐射特性决定了阵列波束的宽角扫描特性。

当阵列主波束扫描时，随着扫描角度的不同，其增益也在天线单元方向图的限制范围内改变。

当阵列波束扫描至天线单元的增益降至-3dB 的角度时，阵列增益将减小-3dB。

因此，天线单元的3dB 波束覆盖范围，也是阵列的3dB 波束扫描范围。

相控阵天线技术与波束合成为提高性能，无线通信和雷达系统对天线架构的需求不断增长。

只有那些功耗低于传统机械操纵碟形天线的天线才能实现许多新的应用。

除了这些要求以外，还需要针对新的威胁或新的用户快速重新定位，传输多个数据流，并以超低的成本，延长工作寿命。

有些应用需要抵消输入阻塞信号的作用，降低拦截概率。

正在席卷整个行业的相控天线设计为这些挑战提供了解决办法。

人们开始采用先进的半导体技术解决相控阵天线过去存在的缺点，以最终减小这些解决方案的尺寸、重量和功率。

本文将简要介绍现有的天线解决方案以及电控天线的优势所在。

在此基础上，本文将介绍半导体技术的发展如何帮助实现改进电控天线SWaP-C这一目标，然后举例说明ADI技术如何做到这一点。

简介依靠天线发送和接收信号的无线电子系统已经运行了100多年。

随着精度、效率和更高级指标变得越来越重要，这些电子系统将继续改进和完善。

在过去几年中，碟形天线已被广泛用于发射 (Tx) 和接收 (Rx) 信号，其中方向性至关重要，并且经过多年的优化，许多这些系统都能以相对低的成本良好地运行。

这些碟形天线拥有一个用于旋转辐射方向的机械臂，它们的确存在一些缺点，包括转向慢、物理尺寸大、长期可靠性差并且只有一个符合要求的辐射图或数据流。

因此，工程师们已转向先进的相控阵天线技术来改进这些特性、添加新功能。

相控阵天线采用电动转向机制，相比传统机械转向天线具有诸多优点，例如高度低/体积小、更好的长期可靠性、快速转向、多波束等。

凭借这些优势，相控阵已经被防务应用、卫星通信和包括车联网在内的5G电信等应用中得到广泛运用。

相控阵技术相控阵天线是组装在一起的天线元件的集合，其中，每个元件的辐射图均在结构上与相邻天线的辐射图组合形成称为主瓣的有效辐射图。

主瓣在期望位置发射辐射能量，而根据设计，天线负责破坏性地干扰无用方向上的信号，形成无效信号和旁瓣。

天线阵列设计用于最大化主瓣辐射的能量，同时将旁瓣辐射的能量降低到可接受的水平。

新型L频段双圆极化微带阵列天线的设计李文;姚宜东;徐毅;袁伟涛;杨新华;王启申【摘要】Circularly-polarized array antennas attract more and more attentions in the modern wireless applications because of its specific performance characteristics. A L-band circularly-polarized microstrip patch antenna working in wide axial ratio bandwidth is proposed. The antenna adopts the special double feed network, thus to provide 0 degree feed and 90 degree feed to the two adjacent sides of radiation patch respectively. Two layers of feed network are same in structural size, and connected through the bridge to ensure that the two adjacent sides of radiation patch have 90 degrees phase difference, thus improving circular polarization performance of the antenna. The simulation results show that the microstrip array antenna could work at 1.525~1.559 GHz; with double circular polarized antenna; antenna gain> 13 dBi; VSWR<1.5; E and H plane lobe width> 25°.%圆极化阵列天线由于其自身的性能特点，在现代无线应用中越来越受到广泛的关注。

卫星移动通信相控阵天线研究现状与技术展望摘要相控阵天线是一种可以覆盖全空域的卫星通信设备，由七面阵围成一个台体，在台体的每一面阵上通常都会设置四个单元的相控阵天线，天线所有单元发射的波束会覆盖整个空域，顶部面阵所发射的波束会覆盖上半空间的所有区域，侧面六个面阵所发射的波束会覆盖仰角的所有空域。

此外，在系统内部，通常采用开关进行切换控制不同面阵工作的状态。

同时。

每一面阵中，单元相控阵进行波束不间断扫描，极大地扩大了波束的覆盖范围，增强了移动通讯的服务能力。

另一方面，通过系统内部的传感系统和控制设备可以实现对卫星的自跟踪。

这种技术可以用于各种移动通信设备上。

关键词多面阵；全空域；相控阵天线；卫星通信随着我国卫星技术逐渐成熟，移动通信技术也获得了快速发展，其中通信设备终端的天线越来越向着轻量化、小型化、低剖面、高增益的方向发展。

而天线技术的市场需求日益增加。

尤其在国防建设、边远山区通信、应急抢险救灾和处理突发事件的现场指挥等重要场合，其作用显得极其突出。

而通过移动通讯载体和卫星进行实时信息传输，逐渐成为军民两用的重要需求和天线技术的发展趋势。

1 卫星通信的天线技术的种类及相控天线的优缺点现阶段，卫星通信天线技术主要有：相控阵天线、平板阵列天线和抛物面天线。

相控阵天线因为其科技含量更高技术更具有优势，而且功能强大，工作方式灵活多变，使用计算机控制的无惯性波束进行信息扫描，所以已成为了众多卫星应用和军用相控阵天线的主要形式，可以捕获和跟踪移动过程中的卫星信号。

因为具有明显的优越性，其成为未来移动地面站中的最重要的天线。

但其也存在缺点，比如在进行大角度扫描时，单一的相控阵天线会存在较大的增益恶化，这使得其在很多工作环境中不能充分发挥其性能的优越性。

为了克服相控阵天线的这一明显缺陷，许多研究人员采用了诸多措施，如将单元阵面设计为倾斜的，使得其和地面构成一定角度，但这种设计也还是存在一些弊端，如在低仰角时会存在难以抑制的较大栅瓣。