HFSS矩形波导周期阵列天线的设计与研究(3)
线传输，并在军事、民用领域对阵列天线系统不断提出各种要求。 表1.1 阵列天线设计发展趋势
阵列天线性能 发展趋势需求
频带宽度 具有宽带甚至超宽带特性，并在宽频带内实现宽角波束扫描
副瓣电特性 在小动态范围比的激励条件下实现低副瓣、超低副瓣
阵列单元尺寸 小型化。方便在狭小的空间内安装阵列，或在给定的天线口径
内放置更多的阵元，提高雷达系统分辨率
波束赋形 灵活赋形
抗干扰性 进行实时快速自适应置零，并尽量避免阵元激励幅度的动态加
权
剖面高度 低剖面。易于共形且满足空气动力学及天线隐蔽特性需求
表1.1总结了阵列天线设计的要求，也指明了未来阵列天线技术的发展趋势。可
见，现代无线电子系统要求阵列天线的工作方式极为灵活，提出的技术指标也极为苛
刻，并同时具有低成本、易实现的要求。
目前，阵列天线技术的研究主要集中在以下方面:
(1)阵列天线(含直线阵、面阵及其他共形阵)波束综合方法研究方法，如
Dolph-Chebyshev 方法[8]、Taylor 方法[9]、Balyliss 方法[10]等较为经典的解析
综合方法， Woodward- Lawson方法[11]， Orchard 方法[12]、傅立叶级数综合方法[13]
和以遗传算法[[14]为代表的基于种群进化的随机优化方法等基于最小均方根误差的
方向图拟合技术。各种工程应用系统对阵列天线辐射特性的要求随着应用背景的不同
而变化，因此有必要开发普适性强、效率高的新型阵列天线综合方法。而国内外大多
数研究工作要么单纯地针对具有特定方向图特性(如低副瓣和波束)的阵列天线设计
问题专门开发高效的解析方法，要么简单地依赖基于种群进化的随机优化方法对所需
方向图进行拟合，却很少有人能够在深入研究阵列天线优化设计问题数学本质的基础
上，采用现代高效随机优化方法进行各种复杂阵列天线综合问题的设计。此外，更少
有工作从设计自由度方面探寻高性能阵列天线设计的新出路。
(2)相控阵天线技术研究方面，主要涉及宽带或高增益相控阵天线单元的设计。
[15-17]，在阵元间引入隔板、L 形栅栏等阵元间互耦抑制技术，在阵元间引入沟槽
结构、在阵列天线口面设计宽角扫描阻抗匹配层等扫描阻抗补偿技术。这些技术是传
统相控阵天线设计中的关键技术。传统相控阵天线设计方法首先要求设计出满足带宽要求的阵列天线单元，再将该阵元根据扫描角范围按一定的阵元间距进行组阵，同时
通过在阵元间设计某些特殊结构补偿或抑制互耦效应，并补偿波束扫描带来的阻抗失
配。虽然这种设计方法可以满足大多数工程应用需求，但对某些要求苛刻的无线电子
系统，如要求阵列具有低剖面特性、多个倍频程工作带宽以及宽角扫描能力等，传统
相控阵设计方法很难应对这些需求。
(3)无线通讯领域的快速发展，使得智能天线的研究成为一个热点。此类研究在
阵列天线基础内容外还需要使用相关信号处理算法作为支撑，其核心研究内容有自适
应副瓣对消,Least Mean Squares (LMS)算法以及 Direct Data Domain Least Squares
Space-time Adaptive Processing(D3LS STAP)等自适应波束形成技术，Minimum
Variance Distortion less Response(MVDR)、Multiple Signal Classification
(MUSIC)、Estimation of Signal Parameters Via Rotational Invariance Techniques
(ESPRIT)等信源到达方位角估计技术，以及智能天线系统中的互耦效应补偿技术。
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