島基高頻地波雷達(dá)天線研究.pdf

1、高頻地波雷達(dá)對海面的實(shí)時監(jiān)測具有監(jiān)測區(qū)域大，運(yùn)行成本低，可全天候工作，探測精度高，抗干擾能力強(qiáng)，超視距等特點(diǎn)。但由于其工作頻率(3~30MHz)以及探測要求的限制，高頻地波雷達(dá)接收陣列天線的尺寸和占地面積龐大。而海岸線資源日趨緊張的今天，對高頻地波雷達(dá)的研究轉(zhuǎn)向在海島架設(shè)的小型天線。本文針對海島特殊環(huán)境以及地形較復(fù)雜的特點(diǎn)對天線性能進(jìn)行研究，主要研究內(nèi)容分為四個部分：
　　第一部分，針對海島惡劣環(huán)境下天線陣元易損壞且維修困難的問題

2、，首先討論了陣元損壞位置和數(shù)量對陣列方向圖以及DOA估計(jì)的影響，然后根據(jù)單根陣元損壞的方向圖特點(diǎn)診斷故障陣元的位置，最后對方向圖采用零點(diǎn)約束最小二乘誤差方向圖合成方法補(bǔ)償，對 DOA估計(jì)采用數(shù)據(jù)隔離的方法進(jìn)行補(bǔ)償，仿真結(jié)果表明，陣元損壞位置越靠近陣面中間位置性能越差，本文采用的補(bǔ)償方法對陣元缺損方向圖發(fā)生的畸變有很大的改善，數(shù)據(jù)隔離方法對 DOA估計(jì)補(bǔ)償效果良好，利用高頻地波雷達(dá)實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證了此方法的可行性。
　　第二部分，針對地

3、形不平整和難以布陣的地形導(dǎo)致天線方向圖發(fā)生畸變的問題，首先討論了不同地形對天線方向圖性能的影響，并根據(jù)地形與天線單元間相位關(guān)系對波束形成權(quán)值進(jìn)行調(diào)整實(shí)現(xiàn)校正，然后對山丘或溝壑等障礙地形，采用遺傳算法優(yōu)化進(jìn)行稀疏布陣并對子陣采用相位加權(quán)補(bǔ)償，對于旁瓣電平的進(jìn)一步優(yōu)化采用切比雪夫加權(quán)的方式。仿真結(jié)果表明，該補(bǔ)償算法和布陣方式是有效的。
　　第三部分，針對海島上地網(wǎng)鋪設(shè)困難的問題，建立偶極子以及八元天線陣列的仿真模型，比較鋪設(shè)地網(wǎng)前后天

4、線的輸入阻抗、最大輻射仰角、反射損耗、諧振頻率、電壓駐波比等特性，然后改變地網(wǎng)大小、形狀、垂直距離比較天線上述主要參數(shù)，仿真結(jié)果為無地網(wǎng)島基高頻地波雷達(dá)天線的實(shí)際設(shè)計(jì)提供了理論支撐。
　　第四部分，針對天線單元間的互耦問題，首先討論了互耦對天線方向圖和DOA估計(jì)的影響，然后提出了一種基于循環(huán)迭代的方法估計(jì)互耦系數(shù)，從而進(jìn)行互耦自校正。此方法無限次迭代直至收斂到最優(yōu)解，利用該方法對均勻線陣、均勻圓陣以及半弧海島共形陣進(jìn)行了互耦校正，