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“动中通”(COTM—communication on the move)系统,即实现运动中无间断通信的系统,能在载体运动过程中实时、不间断地对其提供大量的语音、数据、动态图像等信息。“动中通”系统具有机动性强、抗干扰能力强、接收信号能力强、保密性强等优点。虽然利用空中平台作为中继的“动中通”实现技术难度大,但是各种民事、军事应用的需求使其成为当今研究的热点和尖端技术。 本文主要对“动中通”空中平台天线阵列的波束形成进行了研究。综合子阵划分技术和自适应阵列处理技术,对球面共形阵列的波束形成进行研究,分析不同的子阵划分方式及波束形成准则,设计满足“动中通”系统要求的球面共形阵列及其子阵波束形成方法。 本文在分析“动中通”系统和共形阵列波束形成技术的国内外研究现状的基础上,首先对几种传统的平面天线阵列进行自适应波束形成分析,并基于MATLAB的图形用户接口(GUI—Graphic User Interface),进行圆阵列天线的波束形成计算,分析比较不同算法的波束形成性能。为满足空中平台天线的覆盖需求,本文分析了共形阵列天线的辐射特性,并对共形阵进行波束形成技术研究:在对圆柱共形阵列和球面共形阵的方向矢量和单元方向图函数进行详细推导后,对6×6圆柱共形阵列和36元、18元球面共形阵列进行波束形成的计算分析。根据“动中通”天线的设计需求,本文重点对球面共形阵列进行了进一步分析,综合出37元、19元两种半球阵列的阵元球面分布。本文最后对19元球面共形阵列进行了子阵划分和波束形成的研究,通过对球面子阵列波束形成技术的分析和推导,设计了满足空中平台覆盖需求的天线阵列划分方式和波束形成方法,即能够实现空中平台天线对方位面的360°覆盖和俯仰面的180°覆盖,且波束在此范围内可以进行扫描切换。