阵列天线互阻抗矩阵测量的新方法

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1、万方数据第33卷第7期2006年7月应用科技AppliedScienceandTechnologyV01．33．№．7Jul．2006文章编号：1009—671X(2006)07—0026—04阵列天线互阻抗矩阵测量的新方法王新，蔡磊(哈尔滨工业大学电子工程技术研究所，黑龙江哈尔滨150001)摘要：为适应舰载超视距雷达的复杂电磁环境，提出一种新的测量阵列天线的互阻抗矩阵的方法，通过测量阵列天线各单元的复反射系数来计算天线的互阻抗矩阵．文中给出了测量方法的原理及推导过程，并给出测量系统的原理框图．

2、与其他方法相比，该测量方法简单快捷，易于实现，有很好的实用价值．关键词：阵列天线；互阻抗矩阵测量；复反射系数中图分类号：TN822文献标识码：A●AnewmeasurementmethodofmutualresistancematrixofarrayantennaWANGXin，CAILei(ElectronicEngineeringDepartment，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Forcomplicatedel

3、ectromagneticenvironmentofover-the—horigoh—radar，anewmethodisputforwardtomeasurethemutualresistancematrixofarrayantenna，whichcalculatestheresistancematrixaccordingtothecon—plexreflectingcoefficientsfromtheelementsofarrayantenna．Thebasicprinciple，deriv

4、ingprocedureandsystemblockdiagramarepresented．Comparedwiththeothermethods，thismeasurementiseasier，morequickandfeasi—bleinpractice．Keywords：arrayantenna；mutualresistancematrix；complexreflectcoefficient舰载高频地波超视距雷达面临非常复杂的电磁环境．首先，由于舰船体积的限制，阵列天线的间距远小于波长，阵元

5、之间的互耦很强；其次，舰船船体、舰载武器以及其他电子设备的天线都是金属导体，对电磁波有着很好的散射特性，对天线的影响会更大。无论是天线之间的耦合，还是天线与背景散射体的耦合，都会影响阵列天线的特性，例如各单元的输入阻抗，天线的阵列扫描方向图特别是副瓣电平，此外数字波束形成也需要准确的互耦参数¨J．以MU—SIC算法为代表的多种DOA算法有着很好的测向性能，如角度分辨率高，能同时分辨多个目标等，但在互耦影响下会导致测向性能急剧恶化甚至失效．因此，在舰载超视距雷达中，必须要对阵列天线的互耦效应进行数字

6、补偿，文献[2]提出了利用互阻抗矩阵进行补偿的方法．由于舰载超视距雷达的复杂电磁环境使互阻抗矩阵无法通过计算直接求得，只能采用实地测量的方法，而其高频特性又使得传统的微波天线的测量方法不再适用．关于测量天线互阻抗矩阵的方法有很多，就适用于舰载超视距雷达的测量方法而言，文献[3]提出了一种测量接收天线互阻抗矩阵的方法，通过设置远场信号源，并且设置多个测量点，测量不同方位角下的接收天线的有载端口电压和无载端口电压，根据它们与阻抗矩阵的线性关系求解互阻抗矩阵．但是该方法必须设置远场信号源，它的移动和定位

7、都是很不方便的，这样就限制了它的实用性．另外也采用过测量发射天线复散射矩阵的方法，基本原理是将阵列天线连同背景看做一个多端口网络，使用惠普网络分析仪测量阵列天线端口的复散射系数矩阵S，变换后就能到互阻抗矩阵z．测量散射系数需收稿日期：2005—10—10．作者简介：王新(1950一)，男，教授，主要研究方向：电磁场理论、微波技术，E-mail：bitita@163．com．万方数据第7期王新，等：阵列天线互阻抗矩阵测量的新方法要在一个端口加激励，测量它自己的复反射系数以及其他端口的复散射系数，其测

8、量工作量与阵元数量成平方关系，在大型阵列天线中不适用．经过实际检验，以上2种方法都因为其工作量繁重而被淘汰，文中吸收了前面2种方法的优点，给出一种测量阵列天线互阻抗矩阵的新方法，并设计了自动测量系’统．Z。=(E—W；)～一层．(6)然而直接采用以上方法的问题在于，高频条件下，端口电压的相位是很难精确测量的．用数据采集卡测量其端口电压和相位时，由于采集卡的速度限制，周期采样点较少，很难得到精确的相位值，因此在实际中不实用．为此，进一步研究方程，提出一种改进方法．1测量原理分析2改进