一種天線相位自動(dòng)配對(duì)的設(shè)計(jì)方法

許放 趙學(xué)陽

摘?要：電子對(duì)抗系統(tǒng)的天線陣列對(duì)單元天線的相位一致性要求非常高，天線的相位一致性直接影響電子對(duì)抗系統(tǒng)對(duì)輻射源測(cè)向、定位的精度。本文提出了一種對(duì)多個(gè)單元天線相位自動(dòng)配對(duì)的設(shè)計(jì)方法，并對(duì)相位自動(dòng)配對(duì)實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)闡述，基于已實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)配對(duì)軟件進(jìn)行了示例設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：相位自動(dòng)配對(duì);電子對(duì)抗系統(tǒng);單元天線;天線陣列;相位一致性;測(cè)向

Abstract：The antenna array of ECM system requires high phase consistecy of the antenna elements due to the fact that the phase consistency directly affects the accruracy of the system for emitter DF and location.This paper presents a method for designing automatic phase match of multiple antenna elements，specially explains the key points for realizing such match，and introduces an example designed based on the realized aotomatic match software.

Key words：Automatic phase match of multiple antenna;Electronic countermeasures system;Unit antenna;Antenna array;Phase consistency;Direction finding

電子對(duì)抗系統(tǒng)[6]的天線陣列[1][2]對(duì)單元天線[3]的相位一致性[4]要求非常高，單元天線之間的相位一致性直接影響電子對(duì)抗系統(tǒng)對(duì)輻射源測(cè)向、定位的精度。因此，在單元天線組陣之前，需要對(duì)多個(gè)單元天線進(jìn)行相位配對(duì)，相位配對(duì)的難點(diǎn)在于：

（1）生產(chǎn)任務(wù)中需要配相的天線批次多，均需要人工將滿足相位一致性的天線進(jìn)行配對(duì)，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，100個(gè)單元天線5個(gè)天線為一組且滿足相位一致性要求X°的條件下，人工配相的時(shí)間為5天，耗費(fèi)時(shí)間太長。

（2）若僅依靠人工配相，無法將相位一致性最優(yōu)的單元天線配為一組，且有大概率會(huì)在一個(gè)批次中剩余多個(gè)相位一致性不滿足指標(biāo)要求的單元天線，導(dǎo)致批次中多個(gè)單元天線返工，增加天線生產(chǎn)成本。

本文提出了一種對(duì)多個(gè)單元天線相位自動(dòng)配對(duì)的設(shè)計(jì)方法，極大地提升了生產(chǎn)中相位配對(duì)的效率，降低了生產(chǎn)成本。本文第二節(jié)對(duì)相位自動(dòng)配對(duì)實(shí)現(xiàn)流程進(jìn)行闡述，第三節(jié)基于已實(shí)現(xiàn)的天線相位自動(dòng)配對(duì)軟件進(jìn)行了示例展示，最后一節(jié)是結(jié)論和評(píng)述。

1 天線相位自動(dòng)配對(duì)實(shí)現(xiàn)方法

天線相位自動(dòng)配對(duì)主要基于對(duì)不同編號(hào)的單元天線在不同頻率下的相位作相位差的窮舉運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)，具體步驟如下，流程圖見圖1：

（1）對(duì)完成相位測(cè)試的單元天線進(jìn)行編號(hào)，以單元天線編號(hào)為縱坐標(biāo)，以單元天線的每個(gè)頻率值為橫坐標(biāo)建立運(yùn)算矩陣。

（2）提取每個(gè)單元天線在不同頻率下的相位值，以天線編號(hào)最小值為起點(diǎn)，迭代計(jì)算單元天線之間在不同頻率下的相位差，直至最后一個(gè)編號(hào)的單元天線計(jì)算完畢。

（3）比較相位差與相位一致性的指標(biāo)值。

（4）輸出相位差不滿足指標(biāo)要求的單元天線編號(hào)，滿足相位一致性要求的天線均可相位配對(duì)。

（5）重復(fù)步驟（2）（3）（4），并去掉之前組合出現(xiàn)過的天線編號(hào)，直至所有單元天線均進(jìn)行運(yùn)算。

（6）計(jì)算完成后，迭代選取各種組合中天線編號(hào)個(gè)數(shù)最多幾組值。

（7）輸出被選取幾組天線編號(hào)。

（8）運(yùn)算完成。

2 應(yīng)用舉例

天線相位自動(dòng)配對(duì)的設(shè)計(jì)方法已運(yùn)用在天線的工程研制及生產(chǎn)中，圖2是天線相位自動(dòng)配對(duì)的軟件界面，根據(jù)單元天線相位測(cè)試數(shù)據(jù)，輸入需要配對(duì)的天線編號(hào)、頻率范圍、每組配對(duì)個(gè)數(shù)以及相位一致性要求，圖3為軟件運(yùn)算后結(jié)果，軟件輸出達(dá)到相位一致性要求的天線配對(duì)編號(hào)，同時(shí)給出因相位超差而不能配對(duì)的天線編號(hào)。

任意選取一組配好對(duì)的單元天線相位數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，天線的相位值見圖3，相位差見圖4，由圖可見，配對(duì)后的天線相位一致性符合指標(biāo)要求。

3 結(jié)論及評(píng)述

通過天線相位自動(dòng)配對(duì)設(shè)計(jì)方法可以獲得下列好處：

（1）極大地提高了天線相位配對(duì)效率：相較人工對(duì)100個(gè)單元天線5個(gè)天線為一組且滿足相位一致性要求X°的條件下需要5天的工時(shí)，使用天線相位自動(dòng)配對(duì)方法在1分鐘內(nèi)就能完成。

（2）降低了生產(chǎn)成本：人工配相有大概率會(huì)剩余多個(gè)相位一致性不滿足指標(biāo)要求的單元天線，導(dǎo)致單元天線返工，提高了生產(chǎn)成本;由于天線相位自動(dòng)配對(duì)方法采用了窮舉法，不會(huì)有相位一致性不滿足指標(biāo)的剩余單元天線存在，降低了生產(chǎn)成本。

（3）提高了電子對(duì)抗系統(tǒng)天線陣性能：人工配相極難將天線相位一致性最優(yōu)的單元天線配為一組，天線相位自動(dòng)配對(duì)方法可將相位一致性最優(yōu)的單元天線配為一組。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張健，劉小倩，劉燕，李茹.平面結(jié)構(gòu)陣列天線的仿真分析[J].微處理機(jī)，2019，03.

[3]劉克成，宋學(xué)誠.天線原理.國防科技大學(xué)出版社，1989.

[4]阮成禮.超寬帶天線理論與技術(shù).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005.

[5]陳小娟，袁乃昌.平面螺旋天線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].雷達(dá)與對(duì)抗，2004（04）.

[6]周一宇，安瑋，郭福成.電子對(duì)抗原理與技術(shù).電子工業(yè)出版社，2014.

項(xiàng)目基金：國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金（6142105190312）

作者簡(jiǎn)介：許放（1988—），男，碩士，工程師，研究方向：電子對(duì)抗總體技術(shù);趙學(xué)陽（1989—），男，碩士，工程師，研究方向：硬件開發(fā)。