球面共形陣列天線的波束形成技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、信息化進(jìn)程的迅猛發(fā)展促進(jìn)了移動(dòng)中穩(wěn)定通信技術(shù)的進(jìn)展,“動(dòng)中通”無(wú)線通信系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各種軍事和民用領(lǐng)域，成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)和尖端技術(shù)。波束形成技術(shù)是提高“動(dòng)中通”無(wú)線通信系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了滿足“動(dòng)中通”空中平臺(tái)通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全方位通信的需求，本文針對(duì)覆蓋范圍為俯仰角0°~90°及方位角0°~360°的球面共形陣列天線，研究了波束綜合及波束形成的實(shí)現(xiàn)問題，主要的研究?jī)?nèi)容和工作成果如下：
　　1.設(shè)計(jì)了一種圓極化球面共形

2、陣列天線的波束綜合算法。首先介紹了球面共形陣列天線，并對(duì)球面陣進(jìn)行了子陣的劃分。然后采用自適應(yīng)蟻群算法設(shè)計(jì)了一種適用于圓極化球面共形陣列天線的波束綜合算法。為了提高自適應(yīng)蟻群算法的仿真精度，算法的優(yōu)化數(shù)據(jù)采用實(shí)際球面陣各陣元的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖數(shù)據(jù)，在MATLAB中對(duì)子陣進(jìn)行波束綜合，得到子陣方向圖和各陣元的幅相權(quán)值。仿真結(jié)果表明，各子陣波束很好的滿足了其波束覆蓋范圍要求。同時(shí)將自適應(yīng)蟻群算法綜合出的子陣各陣元的幅相加權(quán)系數(shù)代入到CST中進(jìn)行仿

3、真分析，得到子陣的加權(quán)方向圖。CST仿真和MATLAB綜合方向圖對(duì)比結(jié)果表明，經(jīng)過算法綜合后的方向圖與 CST仿真結(jié)果基本一致，說(shuō)明利用自適應(yīng)蟻群優(yōu)化算法對(duì)球面陣進(jìn)行波束綜合是可行的。
　　2.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種球面共形陣列天線的波束形成系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了球面陣波束形成的硬件實(shí)現(xiàn)方案，并根據(jù)所設(shè)計(jì)的方案利用FPGA、T/R組件、球面共形陣列天線等完成了球面陣波束形成的硬件實(shí)現(xiàn)。同時(shí)在Quartus II中分別對(duì)各類子陣陣元所對(duì)應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行

4、功能仿真，并在D/A的輸出端口分別對(duì)各路信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，波束形成網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的多路信號(hào)的頻率、幅度和相位值與目標(biāo)波形的基本一致。
　　3.測(cè)試并分析了球面共形陣列天線的波束形成系統(tǒng)。分別對(duì)球面陣四類子陣的主波束俯仰角?和方位角?進(jìn)行測(cè)試，通過測(cè)量和計(jì)算得到四類子陣的實(shí)際主波束方向。測(cè)試結(jié)果表明，各類子陣的主波束指向?qū)崪y(cè)值與理論值基本吻合，本文設(shè)計(jì)的球面陣波束形成系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)方案能夠滿足球面陣的半空間波束覆蓋要求，達(dá)到預(yù)期目的