【摘 要】
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随着现代雷达技术的发展,系统对天线性能的要求越来越高。在很多相控阵雷达中常常采用阵列天线,且常常要求天线的副瓣尽可能低,以达到良好的空间滤波作用,从而有效提高雷达前
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随着现代雷达技术的发展,系统对天线性能的要求越来越高。在很多相控阵雷达中常常采用阵列天线,且常常要求天线的副瓣尽可能低,以达到良好的空间滤波作用,从而有效提高雷达前端信号的信噪比。常规相控阵天线为了获得低或超低的副瓣,必然会导致阵列口径中单元激励幅度的动态范围过大,这在工程实际中很难达到。如果在常规天线阵列中引入新的一维时间变量,对激励信号进行时间调制,所构成的时间调制天线阵能够在较小的激励动态范围内获得低的副瓣,这在工程实际中具有重要的意义。时间调制天线阵列通过在每个单元中接入射频开关来周期控制单元的工作与否,使天线口径上的激励分布在开关调制周期内的平均值发生变化从而增加控制激励分布的参数,能较容易地合成低或超低副瓣。本文针对时间调制天线阵开展了以下四个部分的研究工作:首先,本文回顾了相关的研究背景,包括常规天线阵列的方向图合成,时间调制天线阵列的基本原理,时间调制天线阵列用于合成低或超低副瓣方向图,时间调制天线阵列辐射产生的边带问题等。其次,本文采用差分进化算法(Differential Evolution Algorithm)来优化时间调制天线阵列,以产生多方向图并控制激励幅度的动态范围,同时抑制边带电平。给出了采用一个时间调制天线阵列产生多个赋形方向图的数值优化结果。再次,本文采用频域方法对时间调制天线阵列进行全波分析,借助商业软件HFSS仿真获得时间调制天线阵列在中心频率及其附近边带频点上的方向图,并与已有文献的实验结果进行对比。最后,采用时域有限差分法(FDTD)从时域的角度对时间调制天线阵列进行了全波分析与仿真,进而获得了天线工作于不同时间序列时的远场时域信号以及中心频率和边带频率的方向图。
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