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智能天线阵列中的若干技术研究

张厚  
【摘要】: 在无线通信领域,智能天线技术被认为是未来第三代无线系统中的关键技术之一。由于阵列天线是智能天线的一个重要组成部分,使得对阵列天线技术的研究成为了一个紧迫且具有重大意义的课题。本文紧密结合“十五”国防预研“软件无线电天线”和海军预研“智能天线在舰艇上的应用”及“机载微带天线”等项目,着重对智能天线阵列的阵列单元、阵列结构、阵列阻抗的频率特性计算等技术进行了分析和研究,所取得的主要成果如下: 1.首次提出了一种新型的智能天线阵列结构,即圆环反射阵列,并就四、六元圆环反射阵列的情况分别对标准反射阵列和非标准反射阵列进行了详细的分析研究,计算了不同间距、不同反射振子长度的方向图。结果表明,在新型结构中引入的反射振子,可以较好地改善圆环阵列的阵因子特性,减小波瓣之间的差异,形成较为均匀的多个波束。 2.首次将渐进波形估计(AWE)技术用于阵列天线的分析,计算了圆环阵列、圆环反射阵列、线形阵列和三角形阵列的输入导纳与频率的关系曲线,与传统的矩量法相比,大大地加快了速度。为阵列天线的宽带分析研究提供了一种快速有效的方法。 3.深入研究了阵列单元与辐射空间为不同介质时的辐射特性,首次导出了最大辐射条件和最小辐射条件,给出了二元、三元阵列的辐射方向图。 4.研制了符合技术指标的微带天线阵列,设计中将传统的全波分析方法与快速付立叶变换(FFT)和双共轭梯度(BCG)法结合起来,用于分析微带天线的电流分布,改进了计算方法,加快了计算速度。 5.将小波变换引入矩量法,得到求解线天线电流分布的一般方法,比普通的矩量法减少了计算量。通过对方环天线和套筒天线的计算,表明了该方法的有效性和可靠性。


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