互耦对阵列天线的影响及补偿技术研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 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