空間功率合成中天線陣列的應(yīng)用研究.pdf

1、由于產(chǎn)生高功率微波的物理機制以及微波器件工藝結(jié)構(gòu)的限制，微波源都有功率上限，因此研究通過天線陣列在自由空間實現(xiàn)高功率的空間功率合成技術(shù)具有重要意義?？臻g功率合成作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，待研究的內(nèi)容較多，本文主要關(guān)注實現(xiàn)空間功率合成的原理以及天線布陣技術(shù)對它的影響，主要內(nèi)容包括：對多種陣列形式的特性進(jìn)行討論和分析；研究在多約束條件下，三維稀疏體陣列的綜合方法；研究交叉波束實現(xiàn)空間功率合成的方法，并考察目標(biāo)處電場強度的分布規(guī)律。 當(dāng)

2、目標(biāo)處于天線陣列遠(yuǎn)區(qū)時，可以采用傳統(tǒng)陣列理論即平行波束的方法進(jìn)行分析。窄帶的高功率微波常工作在短脈沖體制下，當(dāng)各單元同時饋電時，由于陣列渡越時間的存在，限制陣列最大口徑的選取，天線的物理尺寸限制了最小陣元間距的選取。因此，本文研究了在“給定空間、單元個數(shù)、最小陣元間距”等約束條件下三維稀疏陣列的綜合方法。在空間功率合成的應(yīng)用中，通過改變天線陣列的布局可用于提高有限功率的利用效率、控制波束形狀。在本文中設(shè)置了四類適應(yīng)度函數(shù)，通過調(diào)整陣元位

3、置和精確控制各單元饋電相位，實現(xiàn)提高陣列方向性系數(shù)，增加空間固定立體角內(nèi)功率比例，壓制柵瓣和副瓣，在波束掃描過程中實現(xiàn)低副瓣和方位角對稱特性。在具有相同口徑且稀疏率約為11％的陣列中，比較了均勻間距的矩形陣列和綜合出的陣列的性能，驗證了方法的有效性。 當(dāng)目標(biāo)處于陣列的近區(qū)、而處于各單元的遠(yuǎn)區(qū)時，由于各天線的主波束指向不同，方向圖相乘原理失效，需采用交叉波束的方法對目標(biāo)處電場進(jìn)行分析。和平行波束不同的是，交叉波束會在目標(biāo)區(qū)域處產(chǎn)生