Ka波段相控阵中场校准方法研究.pdf

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1、Ka波段相控阵中场校准方法研究谷蔷2015年1月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540Ka波段相控阵中场校准方法研究作者姓名谷蔷学院名称信息与电子学院指导教师章传芳教授答辩委员会主席孙厚军教授申请学位工学硕士学科专业电子科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月Researchonphasearrayantennainmid-fieldatka-bandCandidateName：QiangGuSchoolorDepartment:InformationandElectroni

2、cFacultyMentor:Prof.ChuanfangZhangChair,ThesisCommittee：Prof.HoujunJunDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：EMfieldandMicrowaveTechDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标

3、注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要相控阵天线是由阵列天线发展而来的，由许多相同的辐射单元按一定规律排布构成，各单元的幅度激励和相位关系是可以控制的，用来改变天线口面上的电磁场分布，获得所需要的定向辐射或接收。有源相控阵天线的校准技术，是随着有源相控阵天线技术的发展而

4、不断进步的一门综合性技术，它的主要任务是保证天线在整个生命周期内的性能特性、可靠性和可维修性，对有源相控阵天线进行故障判断、定位、性能评估、校准，完成保障和维护。随着相控阵雷达技术的发展，不同形式、不同波段以及各种规模的相控阵天线不断开发并得到应用，相应地与之相适应的各种校准和测量方法也处在不断发展中。本文对ka波段相控阵天线中场校准方法开展研究，主要研究内容有各种校准方法的研究与比较，根据幅相误差对天线方向图的影响，提出精度要求，分析误差来源，设计校准方法，仿真校准过程；通过幅相误差来源的分析提出对各

5、种误差源的控制要求，使相控阵校准过程能够快速、精确地进行。Ka波段相控阵由于频率较高，波长只有几个毫米，因此使校准存在的难点主要有：（1）天线单元之间间距较小，单元间互耦较强，对探头要求高。（2）对校准系统的机械误差要求高；（3）测试环境对测试结果影响较大。论文首先介绍了相控阵天线校准技术的研究背景、意义以及国内外发展现状；阐述现有各种相控阵校准方法的原理与优缺点。其次，分析相控阵幅相误差来源，通过分析相控阵幅相误差对天线方向图的影响，计算可允许误差，提出精度要求。然后，介绍相控阵中场校准原理，设计ka

6、波段相控阵中场校准技术方案，确定中场校准距离，设计测试探头及各种控制误差的解决方案，控制误差冗余，将系统误差控制在可接受范围内；并设计了相应的小型移动微波暗室，对于天线架高设计给出理论上的设计参数；设计扫描方案并阐述了系统的软件构成。最后，对校准方法进行电磁仿真验证，以较为简单的半波振子天线为例，利用仿真软件FEKO对中场校准方法案进行模拟，分别仿真中场单探头固定校准，中场探头逐点移动校准，证明Ka波段中场校准方法的可实施性。并将现有的旋转矢量法（REV）1北京理工大学硕士学位论文进行仿真还原，与中场校

7、准方法定性定量的比较。关键字：相控阵；中场；校准；Ka波段2北京理工大学硕士学位论文AbstractPhasedarrayantennaisevolvedbyarrayantenna,constitutedbymanyofthesameradiatingelementsarrangedaccordingtocertainrules,theamplitudeandphaseofeachunitencouragerelationshipscanbecontrolledtochangethesurfaceof

8、theelectromagneticfielddistributionofantennaport,toobtainthedesireddirectionalradiationorreception.Activephasedarrayantennacalibrationtechniquesisacomprehensivetechnology,progressivewiththedevelopmentofactivephasedarrayant