间映射算法优化共形天线阵方向图特性
第二章 天线阵
变化关系曲线
kd , kd 的区间称为可对应的 F 才是均匀 直线阵的阵因子。可视区内的方向图形状与 d 和ξ同 时有关， 适当调整 d 和ξ可获得良好的阵因子方向图。
n 1,2,3,.... ） ，会出现四个极大值方向，两个在 0 和
方向端射，两个在 2 和 3 2 方向边射。
端射阵的可视区为 2kd ,0 或者 0,2kd ，为了得到 单一的端射方向图、 避免出现栅瓣， 必须有 2 kd 2 ， 即 d max 2 。 普通端射阵的性能参数： 1） 方向函数 只讨论最大辐射方向为 0 的情况。将 kd 代 入均匀直线阵的方向函数， 得到端射阵的方向函数为：
kd cos 2n cos
0 ,180
2 n
代入阵函数可知， 在 0 和 180 的方向上， 阵函数 也出现了最大值，即出现了栅瓣（Grating Loble） 。栅 瓣会造成天线辐射功率的分散，并且容易受到严重的 干扰。边射阵的可视区为 kd , kd ，为防止出现栅瓣， 必须使 kd max 2 ，即 d max ，通常取 d 1 1 N 。 边射阵的性能参数： 1) 方向函数 将 0 代入均匀直线阵的方向函数，即可得到边 射阵的方向函数：
F a ( ) 1 N sin Nkd cos 2 kd cos sin 2
2) 零功率波瓣宽度
令 Fa 0 ，则有：
sin Nkd cos 0 2 n 0,1,2,....
得到
Nkd cos n 2
其中 n 0 对应主波束， n 1 对应于主波束两边的零 点，零点位置为：
共形球面阵天线的三维方向图综合算法
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天线设计中的优化算法应用探讨
天线设计中的优化算法应用探讨关键信息项：1、优化算法的类型及特点名称：＿___________________________优势：＿___________________________适用场景：＿___________________________2、天线设计的性能指标增益：＿___________________________带宽：＿___________________________方向性：＿___________________________阻抗匹配：＿___________________________3、优化算法在天线设计中的应用流程数据采集与预处理：＿___________________________模型建立：＿___________________________算法选择与参数设置：＿___________________________优化执行与结果评估：＿___________________________4、实验验证与结果分析实验条件：＿___________________________结果对比与分析：＿___________________________误差分析与改进措施：＿___________________________11 引言在天线设计领域，优化算法的应用对于提升天线性能具有重要意义。
本协议旨在深入探讨优化算法在天线设计中的应用，明确相关的技术要点和流程，为天线设计的优化提供指导和规范。
111 优化算法概述优化算法是一类用于寻找最优解的数学方法。
在天线设计中，常用的优化算法包括遗传算法、粒子群优化算法、模拟退火算法等。
112 优化算法的类型1121 遗传算法基于生物进化原理，通过选择、交叉和变异等操作，逐步搜索最优解。
1122 粒子群优化算法模拟鸟群的觅食行为，通过粒子之间的信息共享和协作来寻找最优解。
1123 模拟退火算法借鉴固体退火过程，以一定的概率接受劣解，避免陷入局部最优。
天线工程设计基础课件：阵列天线
性，根据电磁波在空间相互干涉的原理，把具有相同结构、
相同尺寸的某种基本天线按一定规律排列在一起，并通过适
当的激励达到预定的辐射特性，这种多个辐射源的结构称为
阵列天线。根据天线阵列单元的排列形式，阵列天线可以分
为直线阵列、平面阵列和共形阵列等。
阵列天线
直线阵列和平面阵列形式的天线常作为扫描阵列，使其主波
波束最大值方向，则
阵列天线
6. 2. 2 天线阵的分析
1. 均匀线阵的分析
相邻辐射元之间距离相等，所有辐射元的激励幅度相同，
相邻辐射元的激励相位恒定的线阵就是均匀线阵，如图 6.2所示。列天线图 6.2 均匀线阵
阵列天线
1 )均匀线阵方向图
若 n 个辐射元均匀分布在 z 轴上，这时单元的位置坐标
向图函数。当阵列单元相同时， f n (θ ， ϕ ) = f ( θ ， ϕ )，
对于均匀直线阵有 I n = I 0 ，上式可化为
阵列天线
其中
阵列天线
式(6－62 )为方向图乘积原理，即阵列天线的方向图函
数等于阵列单元方向图函数与阵列因子的乘积。 S (θ ， ϕ )
称为阵列因子方向图函数，它和单元数目、间距、激励幅度
单元共轴排列所组成的直线阵，阵列中相邻单元的间距均为
d ，设第 n 个单元的激励电流为 I n ej β n ，通过将每个阵列
单元与一个移相器相连接，使电流相位依次滞后 α ，
阵列天线
将单元 0 的相位作为参考相位，则 βn =nα 。由几何关系可
知，当波束扫描角为 θ 时，各相邻单元因空间波程差所引起
瓣指向空间的任一方向。当考虑到空气动力学以及减小阵列
天线的雷达散射截面等方面的要求时，需要阵列天线与某些
去除天线间互耦的方法
去除天线间互耦的方法天线间的互耦是指当多个天线放置在靠近的位置时，它们之间会相互影响，导致天线性能下降或产生干扰。
为了解决这个问题，可以采取以下几种方法去除天线间的互耦效应。
1.调整天线之间的距离和角度天线之间的距离和角度是影响互耦效应的关键因素。
将天线的间距增加，尽量减小天线之间的距离，可以减少互耦效应。
同时，调整天线的角度，使得天线之间的辐射方向正交，也可以减少互耦效应。
2.使用方向性天线方向性天线具有较小的辐射角度，能够更好地限制辐射范围，减少互耦效应。
通过选择合适的方向性天线并调整其指向性，可以有效地降低天线间的互耦。
3.使用隔离结构和衰减材料在多天线系统中，可以采用隔离结构和衰减材料来减少天线间的互耦效应。
通过增加隔离结构的导电屏蔽，可以减少电磁波的耦合；而通过使用吸收材料来吸收辐射能量，也可以减少天线之间的互耦。
4.采用天线阵列和波束形成技术天线阵列和波束形成技术可以通过改变天线阵列的几何结构和相位控制，实现对天线的指向性调节。
通过选择合适的波束形成算法和调节阵列天线的相位，可以减小天线间的互耦效应。
5.使用中频和高频选择技术在多天线系统中，可以采用中频和高频选择技术，通过在频域上选择不同的工作频率，避免天线之间的互耦。
这样可以实现频域上的选择性辐射，减少天线间的互耦效应。
6.优化天线设计在设计天线时，可以通过使用合适的天线结构和调整设计参数，来减小天线之间的互耦效应。
例如，采用补偿结构或减小天线的尺寸，能够减少对附近天线的影响，从而降低互耦效应。
总之，去除天线间互耦的方法主要包括调整天线之间的距离和角度、使用方向性天线、使用隔离结构和衰减材料、采用天线阵列和波束形成技术、使用中频和高频选择技术以及优化天线设计。
通过综合应用这些方法，可以有效地减少天线间的互耦效应，提高天线系统的性能。
共形相控阵天线仿真与优化
达散射截面积 ， 具有 隐身性能好、 突防能力强等优点， 因此共形相控 阵天线 已成为雷达导 引头天线技术发展 的重要方 向【 ５ ＿ ６ １ 。 天线是雷达导引头主要的能量转换器件 ， 它将发射信号转换为 空间辐射场 ， 并将 目标反射的回波信号转换为导波场送给接收机 ， 因 ２任 意有 向阵 列 方向 图 函数 此天线设计在雷达导 引头设计中 占有重要地位 。 雷达导 引头天线的 设 Ⅳ个天线单元安装于任一曲面上 ， 如 图１ 所示 ， 假设第 ｎ个阵 发展主要经历了锥扫天线、 单脉冲抛物面天线 以及波导裂缝阵天线。 元的位置为 ， ． ｚ ） ， 则其对应 的位置矢量为 ：
低 于 一１ ２ ｄ Ｂ。
关键词 ： 共形 相控 阵 波束特 性 中 图分类 号： Ｔ Ｎ ８ ２ ｌ 文献标 识码： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ７ ． ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ ． ０ １ ０ ２ ． ０ ２
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ： Ａ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｏ ｆ ａ ｒ ｂ ｉ ｔ ｒ ａ ｒ ｙ ｃ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｌ ａ ｎｔ ｅ ｎ ｎａ ｐａ ｔ ｔ ｅ ｍ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏｒ ｍａ ｔ ｉ ｏｎ ｒｏ ｆ ｍ ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ ｃ ｏ ｏｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ｌ ｏｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｏｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｓ ｉ ｓ ｇ ｉ ｖｅ ｎ ｉ ｆ ｒ ｓ ｄ ｙ． Ｔｈｅ ｎ ａ ｃ ｏ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ ｃ ｏ ｎ ｆ ｏｒ ｍａ ｌ ａ ｒ ｒ ａ ｙ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｏ ｎｆ ｉ ｇ ｕ ｍｆ ｉｏ ｎ ｏ ｆｅ ｑ ｕ ａ ｌ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｉ ｓ ｍ ｏｄ ｅ ｌ ｅ ｄ ． Ａｔ ｌ ａ ｓ ｔ ｔ ｈ ｅ ｂｅ ａ ｍ ｐｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｎ ｉ ｆ ｇ ｕ ｍｆ ｉｏ ｎ ｉ ｓ ａ ｎ ｌｙ ａ ｚ ｅ ｄ ， ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈｏ ｗｓ ｔ ｈｅ ｂｅ ａ ｍ ｗｉ ｄ ｔ ｈ ｉ Ｓ ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｓ ｉ ｄ ｅ ｌ ｏ ｂｅ ｌ ｅ ｖｅ ｌ ｉ ｓ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ｔ ｈａ ｎ －１ ２ ｄ Ｂ．
天线方向图及归一化概念
天线方向图及归一化概念天线的方向图是表征天线辐射特性(场强振幅、相位、极化)与空间角度关系的图形。
完整的方向图是一个三维的空间图形，如图3.1所示。
它是以天线相位中心为球心（坐标原点），在半径r足够大的球面上，逐点测定其辐射特性绘制而成。
测量场强振幅，就得到场强方向图；测量功率，就得到功率方向图；测量极化，就得到极化方向图；测量相位，就得到相位方向图。
若不另加说明，本书说述方向图均指场强振幅方向图。
三维空间方向图的测绘十分麻烦，实际工作中，一般只需测得水平面和垂直面（即XY平面和XZ平面）的方向图就行了。
图1 测量方向图的坐标天线方向图可以用极坐标绘制，也可以用直角坐标绘制。
极坐标方向图的特点是直观、简单，从方向图可以直接看出天线辐射场强的空间分布特性。
但当天线方向图的主瓣窄而副瓣电平低时，直角坐标绘制法显示出更大的优点。
因为表示角度的横坐标和表示辐射强度的纵坐标均可任意选取，例如即使不到1°的主瓣宽度也能清晰地表示出来，而极坐标却无法绘制。
图2所示为同一天线方向图的两种坐标表示法。
图2方向图的表示法(a)极坐标(b)直角坐标一般绘制方向图时都是经过归一化的，即径向长度(极坐标)或纵坐标值(直角坐标)是以相对场强E（θ，φ）/Emax，这里E（θ，φ）是任一方向的场强值，Emax是最大辐射方向的场强值。
因此，归一化最大值是1。
对于极低副瓣电平天线的方向图，大多采用分贝值表示，归一化最大值取为零分贝。
图3所示为直角坐标中用归一化场强和分贝值表示的同一天线方向图。
图3 归一化方向图以下为实测的方向图（采用直角坐标系并归一化，单位为dB ）DEG1-1发垂直极化方位±8°方向图-1.5-1.2-0.9-0.6-0.30.00.30.60.91.21.5d BDEG1-7发垂直极化方位±3°测交叉极化方向图。
共形相控阵关键技术
共形相控阵关键技术随着通信技术的发展，人们对通信设备的要求也越来越高。
相控阵技术是一种基于电子束的无线通信技术，被广泛应用于雷达、通信、航空、导航等领域。
共形相控阵技术是相控阵技术的一种新型应用，它具有很多优点，如高精度、低功耗、小体积、高可靠性等。
本文将介绍共形相控阵技术的原理、特点和关键技术。
一、共形相控阵原理共形相控阵技术是一种基于电子束的无线通信技术，它的原理是通过多个天线单元来发射和接收信号，通过控制每个天线单元的相位和振幅，可以实现对信号的定向传输和接收。
相比传统的天线阵列，共形相控阵技术具有更高的灵活性和可调性，可以根据不同的应用场景进行调整和优化。
共形相控阵技术的原理可以用以下图示来说明：图 1 共形相控阵原理示意图在共形相控阵系统中，每个天线单元都有一个相位控制器和一个振幅控制器，通过控制这两个参数，可以实现对信号的定向传输和接收。
例如，在图1中，当需要将信号传输给接收器1时，天线单元1和天线单元3的相位和振幅会被调整，使得它们的信号能够在空间中相遇，从而形成一个定向的电子束，直接传输到接收器1。
同样的，当需要将信号传输给接收器2时，天线单元2和天线单元4的相位和振幅会被调整，使得它们的信号能够在空间中相遇，从而形成一个定向的电子束，直接传输到接收器2。
这样一来，就可以实现对不同接收器的信号传输和接收。
二、共形相控阵特点共形相控阵技术具有很多优点，如高精度、低功耗、小体积、高可靠性等。
下面将分别介绍其特点。
1、高精度共形相控阵技术可以精确控制每个天线单元的相位和振幅，从而实现对信号的定向传输和接收。
这种技术可以使得信号的传输和接收更加精确和准确，从而提高通信质量和可靠性。
2、低功耗共形相控阵技术可以根据实际需求来调整天线单元的相位和振幅，从而降低功耗。
相比传统的天线阵列技术，共形相控阵技术可以节省很多能量，从而提高设备的使用寿命和稳定性。
3、小体积共形相控阵技术可以将多个天线单元集成在一起，形成一个小型的天线阵列。
天线方向图的特征参数
天线方向图的特征参数本文将讨论主瓣和旁瓣的优化设计。
减小旁瓣往往会增加主瓣宽度，反之亦然。
为了获得预期的波束宽度关键在于主瓣的设计，而旁瓣通常会产生不利的影响，因为旁瓣是导致主瓣增益减小、掩盖小目标、引入虚假目标以及其它信号伪影的原因所在。
大部分减少旁瓣的方法对发射/接收天线方向图都适用，但是通常会降低发射效率。
由于系统的性能是一个与发射天线方向图和接收天线方向图的乘积有关的函数，因此通常会尽可能地减少旁瓣来提高系统的接收能力。
振幅加权根据特定的条件，我们对每个单元的增益和相位进行校准来优化阵面的性能，增强主瓣，减小旁瓣。
这个过程被称作加权，锥削或者切趾，“切趾”这个术语在光学中用来描述具有相同目的的相同过程。
在发射和接收模式中，通过减小阵面边缘波束的功率都可以减小旁瓣。
然而，减小旁瓣的同时也减小了有效孔径尺寸，加宽了主瓣的宽度。
在发射模式中，非均匀的加权是有问题的，因为功放通常工作在饱和状态下，当其在非饱和状态下工作时会降低效率。
对于发射和接收模式，被减小的有效面积都被称作孔径效率或者孔径锥度效率。
加权一般适用于阵面中独立的单元或者连续源的整个孔径。
如果权重是实数，其只对振幅产生影响；如果权重是虚数，其对振幅和相位都产生影响。
对阵面的加权是很简单的；通过对增益和相位的控制也能实现可变的权重，同时也能改变波束指向。
当权重一致的时候，主瓣峰值增益最大。
这种情况通常用在发射模式中，因为它能最好地利用有效功率。
这就使接收模式承担了减少旁瓣的任务，因为收发天线方向图（发射天线方向图和接收天线方向图的乘积）共同决定了系统的性能。
如果我们处理收发两用的天线方向图，例如雷达，我们通常选择与发射权重不一致的接收权重，使得其中一个的最小值与另一个的最大值保持一致，目的是减少两种模式下峰值旁瓣电平。
旁瓣是由于阵面边缘不连续引起的。
反射面天线通常处于照射的状态下以减少或消除边缘影响。
同样的方法在电子扫描阵列中也很容易实现。
共形天线阵列方向图分析与综合
ｅ ｅ ｎ ａ ｔ ｒ ｓ Ａ ｏ ａ ｉｏ ｅ ｗｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｏ ｕ ｌ ｖ ａｃ ｌ ｔ ｎ ｂ ｓ ｆ ｌ ｍｅ ｔｐ ｔｅ ｎ ． ｃ ｍｐ ｒｓ ｎ ｂ ｔ ｅ ｈ ｅ ｕ ｔ ｆ ｆ ｌ ｗａ ｅ ｃ ｌｕ ａ ｉ ｙ Ａｎ ｏ ｔ — ｏ ＨＦ Ｓ ｆ ｒ ｔ ｅ Ｓ ｏ ｈ ｗｈ ｌ ｒ ａ ｎ ｈ ｔｂ ｈ ｓ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｉ ｅ ｏ ｓ ｏ ｔ ｅ ｅ ｆ ｃ ｉｅ ｅ ｓｏ ｈ ｓｍｅ ｈ ｄ ｎ ｔ ｅ ｍｅ ｎ ｉ ， ｏｅａ ｒｙａ ｄ ｔａ ｙｔ ｉ ｔ ｏ ｓｇ ｖ ｎ ｔ ｈ ｗ ｈ ｆｅ ｔ ｎ ｓ ｆｔ ｉ ｔ ｏ ．Ｉ ｈ ａ ｔ ｖ ｍｅ
Ｏ 方 位 面 内的 阵 列 主极 化 扫描 方 向 图及 交 叉 极 化 方 向 图进 行 了优 化 综 合． 。 关 键 词 ：共 形 天 线 阵； 合 方 向 图 ； 列 分析 ； 群 优 化 算 法 ； 化 综 合 耦 阵 雁 优 中 图 分 类 号 ： Ｎ８ ０ １ Ｔ ２ ． ２ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １２ ０ （ ０ Ｏ ０ — ４ ６０ １ ０ — ４ ０ ２ １ ） ３０ ９ － ６
２１ ０ ０年 ６月 第 ３ 卷 第 ３期 ７
西 安 电 子 科 技 大学 学报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊ０ＵＲ ＮＡＬ ０Ｆ Ｘ Ｉ Ｉ Ｄ ＡＮ ＵＮＩ ＶＥＲ Ｓ ＴＹ Ｉ
Ｊ ｎ ２ ｌ ｕ．００
Ｖｏ ． ７ ＮＯ ３ １３ ．
共 形 天 线 阵列 方 向 图分 析 与综 合
ｐ ｌ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｍａ ｃ ｆｔ ｅ ｃ ｏ ｓ ｐ ｌｒｚ ｔ ｎ ｉ ｈ ｌ ｎ ｆ 一 ０ ． ｏａ ｉ ｔ ｎ ｈ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈ ｒ ｓ — ｏ ａ ｉａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｐ ａ ｅ ｏ ｚ ｏ ｏ 。
天线方向图
因为天线方向图一般呈花瓣状，故又称为波瓣图，最大辐射方向两侧第一个零辐射方向线以内的波束称为主 瓣，与主瓣方向相反的波束称为背瓣，其余零辐射方向间的波束称为副瓣或旁瓣。
1.主瓣宽度：是衡量天线的最大辐射区域的尖锐程度的物理量。通常取天线方向图主瓣两个半功率点之间的 宽度。
2.旁瓣电平：是指离主瓣最近且电平最高的第一旁瓣的电平，一般以分贝表示。
3.前后比：是指最大辐射方向（前向）电平与其相反方向（后向）电平之比，通常以分贝为单位。
4.方向系数：在离天线某一距离处，天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度与相同辐射功率的理想无方向 性天线在同一距离处的辐射功率流密度之比。
天线方向图
辐射方向图
01 定义
03 特性参数
目录
02 分类
基本信息
又叫辐射方向图（radiation pattern）、远场方向图（far-field pattern）。 所谓天线方向图，是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强（归一化模值）随方向变化的图形，通常采 用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。 天线方向图可分为水平面方向图和铅垂面方向图。
定义
定义
天线立体方向图所谓天线方向图，是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强（归一化模值）随方向变化 的图形，通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。
天线方向图是衡量天线性能的重要图形，可以从天线方向图中观察到天线的各项参数。 天线方向图是用来表示天线的方向性的图，所谓的“天线方向性”，就是指在远区相同距离R的条件下，天 线辐射场的相对值与空间方向的关系。
无线通信系统的天线设计优化方法
无线通信系统的天线设计优化方法随着无线通信技术的发展，天线作为通信系统中重要部件的设计与优化变得越来越重要。
在实际应用中，天线的性能将直接影响无线通信的质量和稳定性，因此如何设计和优化天线成为无线通信系统中不可忽视的一项技术。
一、天线的基本参数首先，了解天线的基本参数是必要的。
天线的基本参数包括：频率、天线增益、天线辐射图案、天线波束宽度和驻波比等。
这些参数将直接影响通信系统的各项指标，例如信号强度、通信覆盖范围、调制调度等。
因此，需要根据实际应用要求，合理选择天线参数。
二、天线设计的主要方法1. 理论分析法天线理论分析法是通过数学模型，计算天线的电学性能，如辐射场分布、天线阻抗等。
通过模型得到的分析结果，可以为后续的优化和设计提供指导意义。
2. 经验公式法经验公式法是一种基于实验数据和经验公式的天线设计方法。
该方法基于过去的经验，将天线的一些基本参数，如长度、宽度、材料、电学性能等，以简单的数学公式表达出来，遵循“简单易用、精度高”的原则。
该方法典型的代表就是基于半波长振子的天线设计方法。
3. 仿真优化法仿真优化法是最常用和最直观的一种天线设计方法。
可以通过电磁仿真软件完成模型的建立和仿真，进而评估天线的电学性能和设计顺序，完成优化设计的过程。
这种方法不仅具有较高的精度和效率，而且可以灵活的进行多场耦合、多参数优化、多方案比较等操作。
三、天线设计的优化方向1. 改善天线直接耦合问题基站天线之间的直接耦合问题严重影响无线通信系统的性能，因此这是天线设计中最重要的优化方向之一。
通过优化天线的功率分配和阵列结构，避免直接耦合问题，从而提高通信信号的质量和稳定性。
2. 提高天线的功率效应在提高天线功率效应的过程中，需要减小天线辐射副瓣，也就是天线辐射图案中多余的辐射信号。
通过优化天线结构和选用合适的天线材料，可以减小辐射副瓣的信号干扰，从而提高天线的功率效应。
3. 减小天线的体积随着无线通信设备的进一步发展，设备的体积也越来越小。
2024版CSTMWS教程共形天线建模专[1]
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01
优化馈电结构和匹配网络；
02
进行全波仿真和参数优化。
03
关键技术：微带贴片天线设计、宽频带技术、高效 率技术等。
22
案例二：偶极子阵列共形天线设计
2024/1/29
• 设计目标：实现宽波束、低副瓣、高增益的偶极子 阵列共形天线设计。 23
案例二：偶极子阵列共形天线设计
设计步骤
设计单个偶极子天线单元；
2024/1/29
19
案例一：微带贴片共形天线设计
• 设计目标：实现低剖面、宽频带、高效率的微带贴片共形 天线设计。
2024/1/29
20
案例一：微带贴片共形天线设计
设计步骤
选择合适的介质基板和贴片材料；
2024/1/29
根据设计指标确定贴片尺寸和形状；
21
案例一：微带贴片共形天线设计
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CSTMWS教程共形天线建 模专
2024/1/29
1
目 录
2024/1/29
• 共形天线基本概念与原理 • CST MWS软件介绍与操作基础 • 共形天线建模方法与技巧 • 仿真分析过程详解 • 案例实战：典型共形天线设计分析 • 总结与展望
2
01 共形天线基本概 念与原理
2024/1/29
3
共形天线定义及特点
2024/1/29
26
案例三：复杂曲面载体上共形天线设计
01
设计步骤
02
分析载体曲面对天线性能的影响；
2024/1/29
03
选择合适的天线类型和布局方式；
27
案例三：复杂曲面载体上共形天线设计
2024/1/29
01
优化天线结构和匹配网络；
【计算机仿真】_天线方向图_期刊发文热词逐年推荐_20140725
推荐指数 1 1 1 1
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
科研热词 被动毫米波成像 相控阵 渐变缝隙天线 微带天线 底边馈电 并联馈电 天线阵列 天线阵 天线方向图 仿真 介质透镜
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
2009年 科研热词 推荐指数 方向图 2 黄金分割法 1 遗传算法 1 辐射特性 1 辐射方向图 1 解析法 1 表面积分法 1 表面波 1 等离子体 1 相控阵天线 1 相控阵 1 相位补偿 1 电磁兼容性 1 电大尺寸 1 物理光学理论 1 物理光学法 1 机载短波天线 1 机载天线 1 最佳馈点位置 1 时域有限差分法 1 宽角扫描 1 天线罩 1 天线 1 卫星通信 1 几何光学理论 1 侧馈偏置卡塞格伦反射面天线 1 一致性几何绕射理论 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
科研热词 阵列天线 铁电体 钛酸锶钡 遗传算法 粒子群算法 电调谐天线 星间链路 方向图综合 方向图 微带天线 天线 卫星网络 共形阵 优化 仿真
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
科研热词 方向图 雷达电子战 雷达探测范围 阵列方向图 远场 近场 负磁导率材料 自适应天线 细分 等值面 树枝状结构 抗干扰 微带天线 左手材料 天线 场强值 卷积外推 仿真 三维实时视景仿真
天线阵列知识点总结
天线阵列知识点总结一、天线阵列的基本原理1.波束形成天线阵列通过在空间中布置多个天线单元，并将其互相耦合，可以实现一个指向性辐射模式，即在特定方向上形成波束。
这是因为天线阵列中各个天线单元的辐射波在远场区域内会出现相位差，通过合理控制各个天线单元的相位和幅度，就可以使得这些辐射波在特定方向上相干叠加，形成一个主瓣方向清晰、辐射功率最大的波束。
2.波束指向控制天线阵列可以实现波束指向的控制，即通过改变各个天线单元的相位和幅度来实现波束的指向调整。
这可以通过电子扫描或机械扫描的方式来实现。
在电子扫描中，通过无线电频率信号的控制来调整各个天线单元的相位和幅度，从而实现波束在空间中的指向控制。
3.辐射阻抗匹配天线阵列中各个天线单元之间的相互耦合和匹配是天线阵列设计的关键之一。
在设计天线阵列时，需要保证各个天线单元之间的相互匹配，防止互相干扰，同时也需要保证各个天线单元的辐射阻抗匹配，以确保整个阵列的辐射特性和谐波特性。
二、天线阵列的设计方法1.线阵天线设计线阵天线是天线阵列中最基本的一种形式，由一维排列的天线单元组成。
线阵天线的设计方法通常包括天线单元设计、阵列结构设计和波束形成调整。
在天线单元设计中，需要考虑天线的频率响应、辐射特性、极化特性等因素。
在阵列结构设计中，需要考虑天线单元的间距、相位控制网络、幅度控制网络等因素。
在波束形成调整中，需要通过仿真和实验来优化各个天线单元的相位和幅度配置，以实现所需的波束形成。
2.面阵天线设计面阵天线是由二维排列的天线单元组成，可以实现更加复杂的辐射模式和波束形成。
面阵天线的设计方法相对于线阵天线更加复杂，需要考虑到天线单元的排布方式、耦合效应、相位和幅度控制的更加灵活等因素。
在面阵天线设计中，通常需要借助于电磁场仿真软件进行模拟分析，来优化天线单元间的互相耦合效应，以实现所需的辐射特性和波束形成控制。
3.其他类型天线阵列设计除了线阵天线和面阵天线，还有一些其他类型的天线阵列设计方法，如环形天线阵列、螺旋天线阵列、二面角天线阵列等。
共形天线阵元位置误差校正的辅助阵元法-概述说明以及解释
共形天线阵元位置误差校正的辅助阵元法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述天线阵列在无线通信系统中广泛应用，具有方向性传输和接收信号的能力。
然而，由于安装和制造过程中的不完美，天线阵列中的各个阵元位置可能会存在一定的误差。
这些误差可能导致信号的传输和接收效果降低，甚至影响整个无线通信系统的性能。
因此，对于共形天线阵元位置误差的校正成为了一个重要的研究领域。
目前存在一些已有的方法来解决这个问题，但这些方法往往存在一定的局限性。
例如，某些方法对于大规模天线阵列的误差校正效果不佳，或者需要消耗较多的计算资源与时间。
为了解决这些问题，本文引入了辅助阵元法作为共形天线阵元位置误差校正的辅助手段。
辅助阵元法通过引入额外的独立阵元，利用其位置信息对天线阵列位置误差进行校正。
相比于传统的方法，辅助阵元法具有一定的优势，例如减小了系统对阵元位置精确度的要求，并且适用于大规模天线阵列的误差校正。
本文的主要目的是介绍辅助阵元法的原理、优势以及应用场景，并通过实验设计与结果分析来验证其有效性。
通过这些内容的探讨，本文旨在为共形天线阵元位置误差校正提供一种新的解决方案，并对这一研究领域的未来发展做一定的展望。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式来编写:文章结构为了系统地讨论共形天线阵元位置误差校正的辅助阵元法，本文将按照以下结构进行叙述。
首先，在引言部分简要概述研究的背景和意义，以及本文的目的。
然后，正文部分分为三个主要部分进行阐述。
第一个部分是共形天线阵元位置误差校正的问题描述，通过对该问题的细致分析，为后续讨论奠定基础。
第二个部分介绍辅助阵元法的原理，其中包括基本原理、优势以及应用场景的介绍，以便读者能够全面了解辅助阵元法的工作原理及其适用性。
最后一个部分是实验设计与结果分析，详细介绍了本研究中所采用的实验设计，并通过对实验数据的收集与处理进行结果分析和讨论。
最后，在结论部分，总结了研究的主要发现，并对共形天线阵元位置误差校正的启示进行了探讨。
共形相控阵天线方向图优化技术概要
共形相控阵天线方向图优化技术
共形相控阵(CPA)天线凭借良好的性能、宽阔的覆盖角度和适用于广泛的载体环境等优越特性,近年来,在军用和民用中越来越受到青睐。
在机载、弹载、星载等雷达的设计中,共形相控阵天线成为了最具有吸引力甚至不得不考虑的选择方案。
但是,相比于平面相控阵天线,共形相控阵天线的分析、优化与设计面临诸多新的挑战。
本文的主要研究工作如下:1、应用单元方向图列表法和插值技术,给出了一种共形阵方向图叠加分析法。
该方法的单元方向图既可以是解析的又可以是抽样离散的,既可以计入互耦也可以不计入互耦。
2、讨论了柱面阵和锥台阵的扫描方式,在VC++和Matlab编程环境下实现了任意共形阵的方向图分析。
通过与有解析方向图表达式的简单阵列比较,检验了本文的叠加分析法和程序的正确性和可靠性。
3、对传统遗传算法中遗传算子和适应度评价函数作了改进,在避免出现未成熟收敛情况的前提下,提高其搜索过程的收敛速度。
将共形阵叠加分析法与遗传算法结合,分别对平面阵、柱面阵和锥台阵进行方向图副瓣电平优化,给出了幅度优化和幅相优化两种方案,并对优化效果做了比较和总结。
4、通过单元的近似激励方向图方法,提取计入互耦信息的单元辐射场,并代入叠加分析法求得共形阵的方向图。
与全波仿真结果比较,该方法是可行有效的,其精度介于全波分析法和不计互耦的叠加分析法之间。
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周子成;。
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万方数据
万方数据
第２期吴召海，谢拥军等：空间映射算法优化共形天线阵方向图特性
２０３
Ｏ．００１，柱体半径口＝５０ｍｍ。
设探针角度％＝９０。
不变，贴片宽度形、长度Ｌ和探针位置乙选用论文［７］中的优化结果［形，工，乙］：［２８．７，３９．３，６．３］
ｍｍ。
本文的优化参数为贴片单元的振幅（锄），相
位（ｐｈａｓｅ）和夹角（９）。
图２
柱面矩形贴片阵结构示意图
２．２粗糙模型
由腔膜理论邛］，贴片单元水平面的电场表达式为：
Ｅ：
垒！！竺里
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９一“（ｎ仃／口）２一磕ｃｏｓ２ｐ］角碰２’’（五。
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ｐ２
ｆｓｉｒ妒（９一霄／２）（一ｓｉ珥砜），ｍ＝０，２，４，…
赢前×ｉ唧（９一以）嘞，ｍ：１，３一．
（３）
其中，
其中Ｋ是单元的振幅，ＥＬ（９）是与基准单元夹角为ｎ△９的单元电场函数。
图３天线阵分布示意图
２．３遗传算法优化粗糙模型
取振幅（ａｍ）的优化范围为（０．１：０．９），相位（ｐｈａｓｅ）的优化范围为（５：１７５），夹角（鳓的优化范围为（一８０±２，０±２，８０±２）。
优化目标为天线阵
的最大辐射方向口。
＝２０。
采用遗传算法进行优
化得到最优的参数为砌＝（Ｏ．６００６，Ｏ．４０２５，
Ｏ．６１６６），ｐｈａｓｅ＝（１０５．２９００，４１．２６６９，５５．２７５７），ｐ＝（一７９．２９５０，一０．３３７４，７８．１２５８）。
最优参数的归一化增益方向图如图４所示，满足优化目标。
Ｏ
Ａ：业掣ｅ一如【ｌ－（一１）。
ｅ嘣删】（４）。
％锻三三
㈣
ｃ。
＝赫ｃｏｓ［象（圹圳×
‰２石毫：硫∞８【丽婶一叩１）Ｊ×ｃｏｓ【爰（ｚＰ训ｋ（嚣）
矗（筇）＝学
（６）（７）
铲∞嚣铲∞嚣㈩
ｅｍ
２
１２，ｍ≠ｏ，％２
１２，，ｌ≠ｏ。
（８）
其中，％为等效探针半径，一般取为实际探针半径的４．５倍。
由圆形天线阵理论归１对于图３所示的天线阵的水平电场分量为
Ｅ（妒）＝∑ＵＥＬ（９一ｎ△咖）ｅ’梳“‘矿一ｎ却’
（９）
德狳擦裂刘一ｊ，Ｖ、／Ｌ
２ｌＮ
端
图４粗糙模型最优归一化方向图
２．４
ＡＳＭ优化精细模型
㈣公司的电磁仿真软件Ｈ麟为用户提供了
、‰脚本【１２１编程接口，当碰到重复复杂的建模过程时，
我们就可以使用№ｄａｂ创建Ｖｂｓ脚本文件自动建模，
这样大大地方便了建模过程也减少了重复过程中的失误。
本文的ＡｓＭ是一个自动优化的过程，我们正好使用Ｍａｔｌａｂ创建Ｖｂｓ脚本文件并调用ＨＦ胬实现了自动修改结构参数建模仿真优化。
令精细模型初始点参数
为锄＝（０．６００６，Ｏ．４０２５，Ｏ．６１６６），ｐｌｌａｓｅ：（１０５．２９００，
４１．２６６｛９。
５５．２７５７），目＝（一７９．２９５０，一０．３３７４，７８．１２５８）。
图５为精细模型初始参数结果与粗糙模型最优参数结果对比图，可以看出，精细模型在初始点不
满足设计目标。
使用ＡＳＭ优化，经过３步迭代，精细模
型的最大辐射方向为Ｂ。
＝２０ｐ，达到设计目标，优化结
束。
最终的精细模型设计参数为枷＝（０．４３６４。
Ｏ
５
Ｏ
５
一Ⅻ
一
万方数据
２０４电子器件第３３卷
０．５１ｌＯ，０．８２９０），ｐｈａｓｅ＝（１１９．５２５６，４７．３６１７，７９．７６９８），ｐ＝（一８０．１１０２，０．４６７５，７９．５２９４）。
图６为精细模型最优参数结果与粗糙模型最优参数结果对比图。
由此可以看出，通过这种方法利用ＡＳＭ优化天线阵方向图，只需计算很少次数的精细模型就可以实现粗糙模型和精细模型分别采用腔膜理论结合圆形天线阵理论和全波电磁仿真软件ＨＦＳＳ进行分析，是天线优化设计上的一种新方法。
参考文献：
优化目标，极大的减少了计算时间，提高了设计效率。
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Ｏ
Ｏ
一２０
一２０
Ｏ２７
３３１／『、２ｕ
德瓣蠼黟
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１８０
—ｃｏａＪｓｅｍｏｄｅｌ
～——ｆｉｎｅｍｏｄｅｌ
图５精细模型初始结果与粗糙模型最优结果对比图［５］０
—２０
一２０
Ｏ２
０德瓣蠼勤■八／７
２ｌｏ＼ｉ：—／ｊ５０
１８０
——∞ａｒｓｅｍｏｄｅｌ
——ｆｉｎｅｍｏｃＩｅｌ
图６精细模型最优结果与粗糙模型最优结果对比图
３结论
本文将空间映射算法推广到共形天线阵的优化设计中，并首次对天线的方向图特性进行优化。
以待优化的天线的相应理论作为粗糙模型，从而达到准确而且计算速度快的目的，避免了基于矩量法以粗剖分作为粗糙模型的有效性和计算速度的矛盾，
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