自适应导航天线研究与设计

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全球卫星导航系统在现代军事应用中扮演着重要角色,但其极易受到干扰,使用自适应天线系统是卫星导航抗干扰的有效手段。自适应天线能实时调整主波束的方向,使其对准来波方向,并使零点对准干扰方向,达到接收来波信号,抑制干扰的目的。根据自适应导航系统对天线单元的要求,本文设计的三款天线单元具有口径小,工作频带宽,波束覆盖范围宽,圆极化纯度高等特点。其中一款天线采用单馈电点结构,另外两款天线天线采用四探针耦合馈电技术,四个探针分别将等幅、相位依次相差90°的信号耦合到辐射片上,以产生圆极化辐射性能。对称馈电使得波束覆盖范围宽;馈电网络采用宽带移相枝节,其能在较宽的频带内,产生稳定的相移,以确保产生的圆极化波具有较高的纯度,同时馈电网络采用双层带状线结构,节约了馈电网络占用的面积,因而减小了天线的口径;辐射片采用十字形开槽结构,提高了天线单元的增益。有源低噪放(LNA)电路的输入端接导航天线的馈电端口,以降低系统的噪声,并提高增益。本文设计的LNA电路具有宽频带,低噪声系数,以及较平稳的增益。将天线单元与LNA电路连接进行联合仿真,仿真的驻波满足要求。将设计的天线单元组成6元自适应导航圆阵,其中圆心放置一个天线单元作为主辐射单元,圆周上均匀排布5个相同的单元作为辅助单元。本文提出了一种新的阵列布局方法,给六个单元提供等幅同相激励,即能保证阵列辐射圆极化波。相比于传统的天线单元旋转式分布,该组阵法无需复杂的移相网络,并且在线程相同的情况下,各端口的相位差始终为0,而不随频率变化,因而该布阵方法在宽带应用中具有明显的优势。此外本文还总结了自适应天线的测量参数以及相应的测量方法。
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