文 献 综 述
随着雷达的发展,各种相应的天线技术得到相应的发展。目前,现代雷达的主流是相控阵雷达。要提高雷达的抗干扰性,这就要求相控阵天线具有低副瓣或超低副瓣。而常规方法在综合低副瓣往往要求很高的激励幅度动态比,时间调制阵列天线就是基于这个难题提出来的。
时间调制阵列天线是指在常规阵列天线中引入时间维,通过接入阵元中高频开关的工作状态,来控制天线阵元的激励,在优化时间次序和幅度分布的情况下,控制天线口径激励分布,与传统综合方法相比,易于合成低副瓣或超低副瓣方向图。
W.H.Kummer,A.T.villeneuve,T.S.Fong,F.G.Terrio等设计出八元波导开槽时间调制天线阵,而后R.W.Bickmore和W.LWeeks分别于1966年、1968年对时间调制天线的原理作了进一步总结。随着技术的发展,1983年B.L.Lewis和J.B.Evins提出了对雷达相控阵进行运动相位中心控制来实现低副瓣的概念,使天线的相位中心在天线口径内高速移动,使副瓣产生多普勒频移,移出雷达通带,实现通带内低副瓣或超低副瓣。这实际上也是一种时间调制方式。
2002年以来,杨仕文教授对时间调制天线阵进行了较为系统的研究。
2004年,J.Fondevila,J.C.Breacute;gains,F.Ares and E.Moreno等通过时间调制优化均匀激励线阵的时间序列,在保持一定副瓣电平的基础上,减小边带辐射,并将之用于非均匀线阵,选择适当的阵元位置得到宽频带响应[9]。
2007年,A.Tennant和B.Chambers将时间调制用于二元阵,该二元阵能够根据来波方向进行零点扫描,使其具有主动测向特性。
目前,对时间调制阵列天线的研究主要有天线单元的选择设计、综合赋形方向图、抑制边带辐射、单元间互耦补偿以及时间调制天线阵列的方向性系数和增益等。
以往分析TM天线阵列都是基于模式乘法的方法,假定每个数组元素具有相同的辐射模式,TM阵列的总远场是通过数组元素模式和因素的乘积获得的。为了彻底探讨TM阵列或者对TM阵列更准确的分析,我们要用全波模拟的方法。TM天线阵列产生的全波仿真的难度,来自于阵列的每个元素都是时间调制信号。在和TM数组载波频率的比较下,脉冲重复频率要低得多。如果模拟TM阵列使用常规的时域全波仿真方法(例如采用时域有限差分方法),在仿真过程达到一个真正稳定的状态之前,将需要很多的时间步骤。而对于较低时间调制频率的TM数组,所需时间步骤的数量将是非常巨大的,甚至使它不可能被模拟出来。
在这种情况下,一种频域全波仿真方法被提出并用于分析TM天线阵列。时域的激励信号被分解为傅里叶级数,从而获得激励信号的在中央操作频率和边带频率,然后采用传统的频率域全波仿真方法,在每个频率使用相应的激发分布,在中央频率和边带频率模拟相应的静态天线阵。在这个频域辐射模式下,去形成TM数组的空频响应。此外,TM数组的元素之间的相互耦合效应,在全波仿真中自动被考虑在内。该方法应用于可变孔径大小(VAS)的TM印刷偶极子的线性数组的仿真。仿真结果与公布的测量数据对比,取得了良好的一致。
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