PSS共形顶展宽平面阵列天线扫描范围研究

基本信息
批准号:61601478
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:肖科
学科分类:
依托单位:中国人民解放军国防科技大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:柴舜连,刘荧,齐会颖,李天赐,黄昊
关键词:
共形顶移相表面宽角扫描平面相控阵
结项摘要

Phased arrays, which can achieve high gain and rapid wide-angle scanning, are needed in the fields of early warning, surveillance, guidance, low-earth-orbit satellite communication, etc, however, it is difficult for a conventional planar phased array to satisfy the demand of wide-angle scanning. This project proposes a concept of phase-shifting surfaces (PSS) conformal dome, which can be employed to widen the scanning range of a planar phased array, and improve its performance of scanning as well. Firstly, the implementation scheme of the PSS conformal dome phased array is introduced and demonstrated. Then a novel PSS structure is presented, and the phase-shifting properties with an incident plane wave and a beam from a planar array will be investigated, respectively. Based on this, a desirable conformal dome is designed. At last, a numerical model of the proposed PSS conformal dome phased array is built, as well as a prototype system. At that time, both full-wave simulation and experimental studies are undertaken to demonstrate the proposed model, theory and method.

在预警、侦测、制导、低轨卫星通信等领域,需要增益较高并能实现宽角快速扫描的相控阵天线,然而传统平面相控阵天线难以满足宽角扫描要求。本项目拟提出移相表面共形顶概念,用其扩大平面相控阵扫描范围并改善扫描特性,研究内容包括:提出并论证PSS共形顶相控阵实现方案;设计新型PSS,研究平面波入射以及阵列波束入射情况下的移相特性;进而利用PSS设计符合要求的共形顶;最后,构建PSS共形顶相控阵整体仿真模型以及原理样机,通过全波仿真和实验论证项目所提出模型、理论、方法的准确性。

项目摘要

在预警、侦测、制导、低轨卫星通信等领域,需要增益较高并能实现宽角快速扫描的相控阵天线。然而传统平面相控阵天线难以实现宽空域扫描覆盖,介质共形顶技术虽然能有效展宽平面相控阵扫描范围,但存在加工精度要求较高、损耗较大、径向厚、体积大、重量重等问题。. 针对以上难题,本项目提出PSS共形顶概念并围绕其进行研究。建立了二维及三维共形顶移相模型;基于平面波理论分析了入射角度、极化等因素变化对PSS性能的影响规律;研究了PSS等效电路分析及综合方法;针对原有PSS共形顶实现方案的不足,提出两种优化改进方案;围绕改进方案之一,研制了小型化超材料天线单元、2bit调控网络、数字控制电路等模块,设计并实现了1bit及2bit调控16×16天线阵列;通过理论分析及实验研究,初步论证了方案的可行性。. 项目研究按照计划执行,并完成了各阶段研究目标,但也存在很多不足,后面将继续深入研究。项目研究成果有望为低成本相控阵提供有效解决方案,为车载、机载、弹载、星载等移动小型化平台上的通信及雷达设备提供技术支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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