【摘 要】
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反射面天线凭借其高增益和高辐射效率的优势,被广泛地应用于卫星通信、空间雷达等领域中。为了实现波束扫描,相控阵天线会作为反射面天线的馈源。在阵馈反射面天线笔状扫描波束的综合方法中,共轭场匹配法是最常用的一种。虽然它可以综合得到最高的辐射效率,但由于焦区场的聚焦特性,这种方法只能得到强锥削的馈电功率分布。这将导致功率放大器工作在低效率状态,在系统功耗一定的情况下导致EIRP的下降。考虑到在发射天线系统
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反射面天线凭借其高增益和高辐射效率的优势,被广泛地应用于卫星通信、空间雷达等领域中。为了实现波束扫描,相控阵天线会作为反射面天线的馈源。在阵馈反射面天线笔状扫描波束的综合方法中,共轭场匹配法是最常用的一种。虽然它可以综合得到最高的辐射效率,但由于焦区场的聚焦特性,这种方法只能得到强锥削的馈电功率分布。这将导致功率放大器工作在低效率状态,在系统功耗一定的情况下导致EIRP的下降。考虑到在发射天线系统中,EIRP比天线辐射效率更为重要,因为EIRP代表了给定信噪比要求下的最大通信或者监测距离。因此,需要调整馈源阵的馈电功率分布,以提高功率放大器的效率,同时尽量减少辐射效率的牺牲,从而取得更高的EIRP。本课题组将辐射效率和功率放大器效率相结合,定义为辐射功率效率并作为新的综合目标以提高EIRP。为此,提出了一种基于近场方向图综合的方法。在这个方法中,所有开启的功率放大器都被要求工作在最高效率状态,即输出功率对应于1-d B压缩点。这必然会导致辐射效率的下降。考虑到平面波照射反射面得到的目标焦区场代表了对反射面口径的均匀照射,即对应于最高辐射效率。因此,为了将辐射效率的损失最小化,可调整功率放大器的开闭状态以实现馈源阵的近场方向图对目标焦区场的较好综合。此综合过程可由支持向量机完成。在支持向量机的训练阶段,由馈源阵的近场方向图和对应的功率放大器开闭状态组成的样本对被送入其中,支持向量机就可以认知到近场方向图和功率放大器开闭状态之间的映射关系。在训练完成后,将目标焦区场输入支持向量机,它就能输出具有最佳综合效果的功率放大器开闭状态,即对应于最小的辐射效率损失。本课题组现有成果将阵馈反射面天线的辐射功率效率由共轭场匹配法的6%提升至28%,对应于3.7倍的EIRP提升。在相同的信噪比要求下,该成果可使天线的通信或者监测距离变为原来的2.2倍。
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