大型平面阵列方向图综合研究-电子与通信工程专业论文.docx

学校代码 分 类 号  10701 TN82 学 号 1202121343 密 级 公开 TN82西安电子科技大学 TN82 硕士学位论文 大型平面阵列方向图综合研究 作者姓名：花 丹 领 域：电子与通信工程 学科门类：工程硕士 学校导师姓名、职称：史小卫教授 企业导师姓名、职称：刘江宏研究员 提交日期：2014 年 12 月 A Study of Pattern Synthesis for Large Planar Arrays A thesis submitted to XIDIAN UNIVERSITY in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Electronics and Communication Engineering By Hua dan Supervisor: Shi xiaowei Liu jianghong December 2014 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。 必威体育官网网址的学位论文在 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 西安电 西安电子科技大学硕士学位论文 I I PAGE PAGE VI 摘要 由于科学技术的快速发展，无线传输作为卫星通信、地面微波接力和各种军 民雷达信息的传递方式，扮演了愈来愈重要的角色。天线是辐射和接收电磁波的 一种技术装置，其特性可以直接影响到无线系统的工作性能。因此，在无线系统 中设计出满足系统要求的天线设备具有举足轻重的作用。 随着无线通信技术的迅猛发展和广泛应用，对天线性能提出了更高的要求。 高性能的天线不仅可以放宽对系统的要求，并且能够改善整个系统的性能。不仅 要求天线具备高增益、宽频带范围内的全向、扇形以及赋形波束等技术特点，而 且要求天线具备电尺寸小、重量轻、造价低、结构简单等物理优点。然而，单一 天线单元通常无法完全满足这些苛刻的要求，最简单且行之有效的方法就是对天 线单元进行排列组合构成阵列。因此，寻求高效、简单且稳定的方向图综合算法 一直是天线领域的焦点。大型平面阵列由于具有较宽的方位和俯仰扫描能力、较 高的增益以及易于实现的三维波束赋形，从而得到了广泛应用。 本文正是结合相关研究项目，对大型平面阵列方向图的综合展开了相关研究 工作，可以分为以下三个部分： 第一，研究了大型周期平面阵列的快速方向图综合方法。首先建立阵列激励 与阵列阵因子的傅里叶变换关系；其次应用基于快速傅里叶变换的交替投影算法 对阵列进行方向图综合。针对传统交替投影算法收敛速度慢的缺点，本文提出两 种改进交替投影算子，分别对具有周期性排布特点的矩形栅格阵列和任意三角栅 格阵列进行快速方向图综合。具体的仿真计算，验证了改进投影算子收敛速度快， 计算时间短的优势。 第二，研究了大型非周期平面阵列的快速方向图综合方法。针对非周期阵列 激励与阵列阵因子之间的非周期傅里叶变换关系，提出一种快速综合非周期阵列 方向图的方法。其基本思想是，首先在非周期阵列中内插虚拟单元构成虚拟周期 阵列，然后利用基于快速傅里叶变换的交替投影算法对虚拟周期阵列进行方向图 综合，最后通过周期阵列与非周期阵列的矩阵变换关系，得到相应的非周期阵列 阵元激励。通过仿真计算，虚拟周期阵列的方向图与实际非周期阵列的方向图几 乎完全吻合，验证了内插思想的可行性与正确性。 第三，对时间调制阵列进行了理论研究与阵列方向图综合应用。通过在阵列 设计中增加时间维，减小了阵列激励幅度的动态范围，从而降低了馈电网络的设 计复杂度。 关 键 词：大型平面阵列， 方向图综合， 交替投影算法， 时间调制 论文类型：应用基础技术 AB ABST