宽频带宽角扫描大规模共形阵列天线的快速分析与稀布技术

With the extensive application of array antennas in electronic systems of radar communications, the number of antenna elements and the complexity of systems increase rapidly in response to the multi-tasking requirements of communication, navigation and positioning. A great challenge has been put forward for array layouts, cost and electromagnetic compatibilities with the limit of platform spaces. It becomes more and more meaningful for array sparsity to reduce the cost and complexity with the consideration of performances of limited system platforms. A novel efficient approach is proposed for array sparse with the considerations of mutual coupling among array elements based on the space mapping method. The proposed method is then extended to the application requirements of multi-beam scanning and broadband separately for the fast design of array sparse. Then, a hybrid method is proposed to efficiently sparse array antennas with wide beam scanning in broadband. Finally, an efficient approach is presented for array sparse of conformal array antennas based on carrier platforms, which contributes to a certain theoretical support for practical engineering of array antennas.

随着阵列天线在雷达通信电子系统中的广泛应用，为应对通信、导航、定位等多功能多任务的需求，天线的数量和复杂程度大幅增加，设计者面临严峻的挑战，受限于平台空间和载荷、天线布局、成本、电磁兼容控制等问题。如何在有限的平台空间内考虑系统性能的影响，实现系统复杂度的降低和成本的节省，完成阵列天线和共形阵的稀布设计显得愈发有意义。针对阵列天线稀布的研究现状及现有难点，研究围绕稀布阵列天线在实际工作环境中实现考虑阵列天线单元间互耦影响下的阵列快速稀布优化；将稀布技术进一步推广至多波束，宽频带的应用需求里，分别实现阵列天线在宽角扫描要求的快速稀布优化和在宽带范围内的快速稀布优化；在此基础上实现阵列天线在宽带下的多波束快速稀布优化；最终考虑载体平台对阵列天线的影响，实现基于载体平台的共形天线的快速稀布优化。

本项目针对阵列天线稀疏优化的研究现状及现有难点，通过对宽频带宽角扫描大规模阵列天线的快速分析与稀布技术进行深入地理论分析研究，结合实际工作环境和载体平台下“多波束” 、“宽带天线”和“共形天线”的功能实现需要：在考虑阵列天线单元间互耦影响时，提出阵列天线全波快速分析与稀布优化方法，实现稀布阵列考虑互耦下的精确快速优化，最大化稀布阵列；再将稀布技术推广至多波束，宽频带的应用需求，实现阵列天线在宽角扫描下的快速分析与稀布优化及方向图重构，实现阵列天线在宽带范围内的快速稀布优化，最终实现阵列天线在宽频带下的多波束扫描快速稀布优化、方向图重构和电磁特性快速分析提取；最后考虑载体平台对阵列天线的影响下，提出基于载体平台的共形天线的快速稀布优化方法。构建合适的全波分析方法，快速分析稀布阵列天线及考虑载体平台的稀布共形阵列天线。本项目实施过程中，在IEEE Transactions等国际期刊和本领域重要的国际会议(ACES、IWEM等)上发表(含已录用)论文32篇，其中在国际期刊(如TAP, AWPL等)发表论文13篇，在国际主流会议 (ACES、IWEM等)上发表(含录用)论文19篇。申请发明专利19项,其中授权8项。培养研究生20名，培养的学生在国际学术会议上获得最佳学生论文奖3项，2018、2019年连续两次获得ACES-China国际会议电磁建模比赛第一名项目组通过积极参与相关领域主流国际会议、邀请国外专家访问等方式，与国外同行进行了深入的学术交流与合作。