淺談?dòng)性搓嚵刑炀€技術(shù)的應(yīng)用

羅昕瑜

成都樹(shù)德中學(xué)（光華校區(qū)）

淺談?dòng)性搓嚵刑炀€技術(shù)的應(yīng)用

羅昕瑜

成都樹(shù)德中學(xué)（光華校區(qū)）

有源陣列天線技術(shù)是未來(lái)階段下天線技術(shù)的重要發(fā)展方向，在下一階段，會(huì)朝著低噪聲、高功率的方向發(fā)展，有源陣列天線的應(yīng)用有效提升了設(shè)備的綜合性能。本文主要針對(duì)有源陣列天線的應(yīng)用進(jìn)行分析。

有源陣列天線 技術(shù)特點(diǎn) 應(yīng)用

天線理論和技術(shù)自上世紀(jì)最后的二十年至今發(fā)生了很大的變化，有源天線(Active Antenna)尤其是有源陣列天線(Active Array Antenna)的深入研究可以說(shuō)是其中一個(gè)相當(dāng)重要的部分，并且現(xiàn)在已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。有源陣列天線是由有源電路和陣列中的輻射單元或者子陣通道連接組成的接受和發(fā)射電磁波的系統(tǒng)。有源陣列天線現(xiàn)在廣泛使用在雷達(dá)，通信，電子對(duì)抗等各領(lǐng)域中。它的主要作用是輻射和接受電磁信號(hào)，諧振、濾波和功率放大。電子器件的發(fā)展帶動(dòng)了有源陣列天線的不斷發(fā)展，我們現(xiàn)在主要使用的有源陣列天線是建立在上世紀(jì)八十年代開(kāi)始的MMIC與微帶天線技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上的。在此之前，有源陣列天線經(jīng)歷了最早的電子管時(shí)代，當(dāng)時(shí)的有源天線局限在單元天線的發(fā)展，上世紀(jì)六十年代到八十年底，經(jīng)歷了場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)代。在當(dāng)今隨著數(shù)字信號(hào)處理和微波集成電路技術(shù)越來(lái)越成熟，有源陣列天線擁有美好的前景。

1 有源陣列天線的組成結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)

由天線和有源電路是有源陣列天線的基本組成部分。雙方各自發(fā)揮自己的作用，又互為電路的一部分，成為一個(gè)整體。這是基于改進(jìn)系統(tǒng)性的要求而設(shè)計(jì)得到的。因?yàn)橛性唇M件是直接和天線單元相連的，相對(duì)于傳統(tǒng)的無(wú)源陣列天線，可以使系統(tǒng)具有更高的信噪比，更好的阻抗匹配和更寬的頻帶。由多數(shù)量的T/R組件和輻射模塊組成的有源陣列天線，可以單獨(dú)控制每個(gè)輻射模塊的頻率、幅度、相位，形成或單個(gè)，或多個(gè)的波束。以及控制控制波束的指向和結(jié)構(gòu)，達(dá)到大角度范圍靈活掃描的要求。有源陣列天線實(shí)現(xiàn)的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)的無(wú)源陣列天線，具體可以體現(xiàn)在采用了有源電路設(shè)計(jì)后能夠獲得了更大的帶寬，改善阻抗匹配，提高轉(zhuǎn)換效率。在射頻損耗大為減少，降低傳輸損耗的情況下，保證了較高的射頻能量發(fā)射和接收效率，對(duì)幅度和相位完成靈活的控制。由于組成有源陣列的部件采用了大量的微波單片集成電路器件，這樣可以縮小天線的體積，改善陣面的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，既降低了成本，也降低了微波元器件的功率要求，這樣就可以對(duì)系統(tǒng)的可靠性，工作的有效性和天線的響應(yīng)速度產(chǎn)生積極作用。有源發(fā)射陣列還可以通過(guò)空間功率合成的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)大的等效輻射功率和干擾功率大小以及指向的靈巧控制?？梢宰R(shí)別目標(biāo)，易于進(jìn)行發(fā)射功率管理，增強(qiáng)電磁隱蔽性，高數(shù)據(jù)率有利于實(shí)現(xiàn)更大的孔徑功率和更低的天線副瓣，在更遠(yuǎn)覆蓋范圍的基礎(chǔ)上同時(shí)跟蹤多批目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)天線的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化可以縮短系統(tǒng)的研制周期和降低天線的生產(chǎn)成本。

2 有源陣列天線中關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

有源陣列天線是基于超大規(guī)模的集成電路、現(xiàn)代相控陣?yán)碚摗F(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。先進(jìn)固態(tài)器件。光電技術(shù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。其關(guān)鍵技術(shù)包括了T/R組件、饋電網(wǎng)絡(luò)、天線信號(hào)處理與數(shù)字波束形成技術(shù)、直接數(shù)字合成（DDS）技術(shù)。T/R組件稱(chēng)得上是功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)器件，構(gòu)成了有源孔徑的核心部分，是發(fā)展有源陣列技術(shù)的關(guān)鍵，決定了有源陣列天線系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。有源陣列天線的饋電網(wǎng)絡(luò)是極低功率電平的集中強(qiáng)制饋電。有源天線先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)和數(shù)字波束形成技術(shù)可使系統(tǒng)的性能大幅提升，完成靈活的發(fā)射和接收波束輸出?？赏瑫r(shí)產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立可控的波束卻不損失信噪比，由矢量控制波束特性，實(shí)現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)采集率，減少波束駐留時(shí)間。有源天線所采用的DDS技術(shù)發(fā)揮了高穩(wěn)定密集跳頻特性，相位和頻率調(diào)整靈活，頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短相位噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)論

有源陣列天線系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越普遍的運(yùn)用在現(xiàn)代通信、雷達(dá)、電子戰(zhàn)等各類(lèi)信息領(lǐng)域中，并且發(fā)揮著十分重要的作用。隨著這些領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對(duì)天線系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。不僅要求天線具備低的形面變形，低重量，低成本，易于組裝，可以使用微波集成電路，還要求實(shí)現(xiàn)多波段、多極化、可變視角和可變波束寬度，能夠?qū)崿F(xiàn)頻率復(fù)用并能與使用相同頻段的其他天線實(shí)現(xiàn)較好的隔離等等。在電子戰(zhàn)方面更是提出了更高速更精確的要求。正是有源陣列天線理論和技術(shù)的高速發(fā)展使它的特性正好能夠滿(mǎn)足了以上的種種要求。有源陣列天線的發(fā)展方向正好是提高功率和頻譜利用率的有益措施，還可以縮小體積，增強(qiáng)功能，減少損耗，降低干擾。適合在地面以及各種移動(dòng)平臺(tái)上使用。有源陣列天線已經(jīng)成為未來(lái)天線技術(shù)的發(fā)展方向之一，在各種應(yīng)用領(lǐng)域中都具有非常大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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