阵列天线波束赋形技术研究与应用

阵列天线波束赋形技术研究与应用

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论文作者签名：

指导教师签名：皇直江本

论文评阅人１：

评阅人２：

评阅人３：

评阅人４：

评阅人５：

答辩委员会主席：

委员ｌ：

委员２：

委员３：

委员４：

委员５：

答辩日期：２０１４年３月９日

浙江大学研究生学位论文独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的

同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位敝作者签名：惕扶％签字日期：沙、ｆ年＿；月∽学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解浙江大学有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。

（保密的学位论文在解密后适用本授权书）

学位论文作者签名：伤双巧｝导师签名：重甫姐；寿

签字日期：签字日期：训ｌｆ年弓月Ｉ３日）移ｆ今年弓月ｌ驴日

致谢

时光飞逝，又到了毕业季。在浙江大学本科四年以及研究生两年半的求学生涯中，我不仅学到了专业知识，还领悟到了很多做人的道理。浙大“求是，创新”的校训一直陪伴我的成长，在我毕业之后，“求是，创新”也将一直作为我为人处事的准则。两年半的硕士研究生生活即将结束，回首过往，自己在学习、生活上都得到了很大的提升，这离不开来自家人、老师、同学及朋友的帮助。在此，衷心感谢那些帮助过我的人。

首先感谢我的导师皇甫江涛老师和冉立新老师对我学业上的帮助，感谢他们为我指点未来的科研之路，帮助我选择毕业之后出国深

造的高等学府。两位老师严谨的治学态度以及对学生认真负责的态度给我留下了深刻印象，对我以后的工作和学＞－－ｊ产生了很大影响。当然，还要特别感谢实验室管理员张斌老师，在他的协助之下下我完成了课题相关的电路以及天线实物加工制作，保证了后续工作的顺利开展。

感谢实验室的师兄师姐以及师弟师妹的关心和帮助。衷心感谢叶德信、王志宇、李栋、潘竞楠、王静雨、申建华、申发中、吕波、许丽丽、潘文森、牟文秋和郑晓程这几位已经毕业的师兄师姐，感谢他们为我的研究工作打下良好的基础，祝愿他们在各自的工作与生活中一切顺利。同时，也感谢Ｙａｎｎｉｃｋ、赵钟伟、徐魁文、李欢、宋庆庆、杨婧茹、孟庆阳、徐金金、王嵘、赵家奇等同学，感谢你们陪伴我度过了愉快的研究生生活。祝愿仍在电磁波应用研究实验室的同学们能在今后收获更多知识。

最后感谢我的家人，是他们对我的支持和鼓励使我顺利地完成学业，祝愿他们身体健康、幸福快乐。

彭政谕

于浙江大学玉泉２０１４年１月

摘要

阵列天线的研究与应用，一直是天线领域的热点。阵列天线具备了许多单天线无法实现的功能。例如阵列天线可以通过灵活地布阵、控制阵列天线每个单元的相位与幅度关系，实现对天线波束方向的扫描，或者抑制特定方向上的干扰信号，或实现特殊形状的波束等。在

无线通信领域，阵列天线正得到越来越广泛的应用。

本论文介绍了一种新型的阵列天线波束赋形方法，即通过调整天线方向图的零点来实现波束赋形，该方法有别于传统的控制阵列天线主瓣的波束赋形技术。本论文首先研究了阵列天线方向图中的零点对阵列天线整体方向图形状的影响。本文从阵列天线的基本公式出发，研究了控制阵列天线零点实现天线波束赋形技术的物理意义。以阵列天线波束展宽应用为例，在实际应用中，我们需要根据信号的变化快速地实现阵列天线波束赋形，本论文提出了一种由功率倒置调零算法演变得到的新型全向波束赋形方法，该算法可以快速扩展阵列天线的波束覆盖范围，同时将零点指向特定的无信号传输的方向。本文通过仿真，验证了该算法应用在不同阵列天线上的效果，证明该波束赋形方法在不同的阵列天线中，都能快速有效地扩展波束宽度。

本论文比较了阵列天线波束赋形技术中采用的不同的系统架构，提出了一种新型的波束赋形系统架构，该新型系统架构大大简化了传统阵列天线复杂的电路结构。文章详细阐述了该新型系统架构的基本设计原理，结合实际应用需要，详细阐述硬件电路各个模块的设计思路，最终完成整个电路的设计、制作以及调试。最后，本论文使用新型的波束赋形系统架构验证了上述阵列天线波束控制方法。实验测试结果证明了上述阵列天线波束控制算法能够快速有效地提高阵列天

线的波束覆盖范围。

关键词：波束赋形，阵列天线，调零，功率倒置ＩＩＩ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

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