面向结构误差的有源相控阵天线电性能补偿方法

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1、面向结构误差的有源相控阵天线电性能补偿方法作者姓名余涛导师姓名、职称王从思教授一级学科机械工程二级学科机械电子工程申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1204121957分类TN82号TN821.8密级公开西安电子科技大学硕士学位论文面向结构误差的有源相控阵天线电性能补偿方法作者姓名：余涛一级学科：机械工程二级学科：机械电子工程学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：王从思教授提交日期：2014年12月CompensationMethodforElectricalPer-formanceofActivePhasedArrayAntennaforStruct

2、uralErrorAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinMechanicalEngineeringByYuTaoSupervisor:Prof.WangCongsiDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，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

3、含为获得西安电子科技大学或其它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了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在

4、年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要有源相控阵天线(APAA)因其可靠性高、功能多、探测和跟踪能力强、隐身性能好等无可比拟的优势，已经广泛应用于各种雷达系统中。APAA阵面在加工、装配过程中会导致阵面产生随机误差；天线工作时，振动、冲击、高热功耗等又会引起阵面变形。阵面的随机误差和阵面变形都会引入阵元位置误差，引起天线电性能恶化，因此需对APAA的电性能进行补偿。本文基于前人对APAA机电耦合理论研究的基础上，在不考虑单元方向图和阵元互耦的情况下，分别研究了相位调整、基于最小二乘法的激励幅相调整和基于FFT法的激励幅相调整等三种电性能补偿方法的补偿原理及补偿过程，并

5、对其补偿效果进行了研究，主要包括以下内容：首先，本文介绍了APAA中结构-电磁耦合模型，基于耦合模型分析了结构误差对天线电性能的影响，当结构误差超过某一量级时，电性能不达标，需要对电性能进行补偿。其次，基于APAA机电耦合理论，讨论了三种电性能补偿方法的计算原理及其效果。（1）相位调整法：利用APAA机电耦合模型，计算由阵元位置误差引起的空间相位附加因子，调整激励电流相位抵消空间相位附加因子，实现对天线电性能的补偿。由算例仿真结果可以看出，相位调整法对波束指向偏差补偿效果明显。（2）基于最小二乘法的幅相调整：利用APAA机电耦合模型，建立理想方向图和误差方向图函数表达式，基于最小二乘法思想，

6、理想方向图和误差方向图之间差值的最小二乘解即为补偿激励电流。由算例仿真结果可以看出，基于最小二乘的幅相调整法对增益、副瓣及波束指向等电性能补偿效果明显。（3）基于FFT法的幅相调整：结合FFT法在天线方向图计算中的应用，建立天线方向图函数和激励电流间的傅立叶转换关系，将误差方向图中的结构误差项通过傅立叶变换转换到激励电流中，将结构误差的影响等效为电流的变化，然后调整激励电流幅度和相位实现对天线电性能的补偿。由算例仿真结果可以看出，基于FFT法的激励幅相调整法对增益、副瓣及波束指向等电性能补偿效果较好。最后，对三种电性能补偿方法的适用范围做了比较，并对全文内容进行了总结，对下一步工作提出了研究

7、展望。关键词：有源相控阵天线，机电耦合，补偿，相位调整，最小二乘，FFT论文类型：应用基础研究I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTActivePhasedArrayAntenna(APAA)hasbeenwidelyusedinvariousradarsystems,becauseofits’unparalleledadvantagesinhighreliability,mult