波束掃描
關(guān)注創(chuàng)建者：320科技工作室 創(chuàng)建時(shí)間：2022-11-09
波束掃描的實(shí)例教程
“
天線的波束掃描分為機(jī)械掃描和電掃描，后者相比于前者在掃描速度、波束數(shù)量、波束形狀等方面具有明顯優(yōu)勢，控制上更為靈活。本文介紹兩種在HFSS中進(jìn)行電波束掃描的仿真方法。
”
關(guān)鍵詞：陣列天線，電波束掃描
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陣列天線的波束掃描
陣列天線是一種由多個(gè)天線單元組成的集成系統(tǒng)，通過波束掃描技術(shù)，改變天線單元間的相對相位和幅度，從而實(shí)現(xiàn)對波束的方向和形狀的控制。在雷達(dá)、通信和導(dǎo)航等領(lǐng)域，可以實(shí)現(xiàn)更高的信號質(zhì)量和更好的目標(biāo)跟蹤效果。
在波束掃描中，陣列天線的每個(gè)天線單元可以被視為一個(gè)發(fā)射機(jī)或接收機(jī)，并且可以通過改變它們之間的相位差和振幅來實(shí)現(xiàn)對發(fā)射波束的控制。波束掃描技術(shù)可以根據(jù)需要對天線單元進(jìn)行編程，從而實(shí)現(xiàn)不同的波束方向和形狀。
展開 “
天線的波束掃描分為機(jī)械掃描和電掃描，后者相比于前者在掃描速度、波束數(shù)量、波束形狀等方面具有明顯優(yōu)勢，控制上更為靈活。本文介紹兩種在HFSS中進(jìn)行電波束掃描的仿真方法。
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關(guān)鍵詞：陣列天線，電波束掃描
01
陣列天線的波束掃描
陣列天線是一種由多個(gè)天線單元組成的集成系統(tǒng)，通過波束掃描技術(shù)，改變天線單元間的相對相位和幅度，從而實(shí)現(xiàn)對波束的方向和形狀的控制。在雷達(dá)、通信和導(dǎo)航等領(lǐng)域，可以實(shí)現(xiàn)更高的信號質(zhì)量和更好的目標(biāo)跟蹤效果。
在波束掃描中，陣列天線的每個(gè)天線單元可以被視為一個(gè)發(fā)射機(jī)或接收機(jī)，并且可以通過改變它們之間的相位差和振幅來實(shí)現(xiàn)對發(fā)射波束的控制。波束掃描技術(shù)可以根據(jù)需要對天線單元進(jìn)行編程，從而實(shí)現(xiàn)不同的波束方向和形狀。
展開 總結(jié)
本文介紹了一種微帶相控陣天線自適應(yīng)建模方法，其依據(jù)天線口徑/貼片與饋線的結(jié)構(gòu)參數(shù)/波束掃描角范圍，可實(shí)現(xiàn)微帶相控陣天線的自適應(yīng)建模，相較于原模塊，建模效率更高，操作更加便捷。
關(guān)注公眾號“電磁CAEer”了解更多有關(guān)FEKO/HFSS/CST使用技巧。
圖2 天線設(shè)計(jì)模型
圖3天線S11
圖4 天線3D增益圖
圖5 E面與H面方向圖
圖4和圖5可以知道，線陣的增益在17dBi，副瓣控制在20dB以下，然后將此陣列組合成面陣，如下圖
圖6 平面陣
圖7 波束掃描
根據(jù)圖6和圖7可以看到，平面陣列增益約25dBi，在掃描的情況下，-50到50deg范圍內(nèi)，均可以保持低旁瓣，增益下降在2dB左右，隨著掃描角度的增加，3bB波束寬度有所增加。
總結(jié)
本文設(shè)計(jì)了一款工作在Ku波段的低旁瓣陣列天線，首先設(shè)計(jì)低旁瓣的線陣，進(jìn)而組合成面陣，面陣在15.5GHz增益達(dá)到25dbi，在50度范圍內(nèi)，波束實(shí)現(xiàn)掃描，并且保持低的旁瓣效果。
最后，有相關(guān)需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)
展開 有源s11如下
副瓣電平-29.8dB，3db波束寬度為4.8deg。
三.實(shí)現(xiàn)波束掃描
接下來進(jìn)行30度掃描只需在參數(shù)指定最大方向theta為30deg即可
上圖可知最大方向?yàn)?0deg 。
CST相對于HFSS軟件來說，占用內(nèi)存相對較小，上圖是整個(gè)模擬情況的日志，仿真總的占用內(nèi)存約3.2G，網(wǎng)格數(shù)量為8864208，仿真總的耗時(shí)為1小時(shí)6分5秒，使用的是i5的5代4核筆記本。
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波束掃描的最新內(nèi)容
一期一會 | 什么是相控陣列天線？3個(gè)月前
波束控制和掃描
以電子方式設(shè)置波束方向被稱為波束控制。當(dāng)波束方向在輻射方向圖上移動(dòng)時(shí)，這被稱為波束掃描。更復(fù)雜的相控陣列天線，能夠以略微不同的頻率在不同方向控制多個(gè)波束。
旁瓣
旁瓣是輻射方向圖中除主波束之外的任意局部最大值。它們會消耗能量，并且造成干擾。陣列設(shè)計(jì)旨在最大限度地減小旁瓣的幅度。
相控陣列天線的類型
相控陣列天線有多種形式。
有時(shí)為實(shí)現(xiàn)特殊用途，還要求天線的波束具有掃描功能。本文設(shè)計(jì)了一款駐波形式的串聯(lián)饋電微帶陣列天線，工作在Ku頻段，并且采用切比雪夫綜合方法，有效降低天線的副瓣電平，然后將單個(gè)線陣組合成為面陣，給每個(gè)端口賦予不同的相位和激勵(lì)幅度，實(shí)現(xiàn)了平面波束掃描功能。
：變量掃參
給端口的幅值、相位設(shè)置變量，通過掃參實(shí)現(xiàn)波束掃描；
波束掃描效果動(dòng)圖；
05
波束掃描方法二：自定義權(quán)值表
除了上述操作外，還可以自定義權(quán)值表，
該方法適合于自動(dòng)化操作
，手動(dòng)操作方法如下；
1.
正文
基于CST-FEKO的電大尺寸復(fù)雜陣列天線+電大尺寸載體的一體化仿真的途徑大致如下：1）使用CST進(jìn)行天線單元的設(shè)計(jì)與仿真；2）利用CST的陣列天線仿真模塊，建模陣列天線并進(jìn)行仿真；3）以陣列天線波束指向角為參量，進(jìn)行波束掃描仿真，并保存過程文件；4）在CST中導(dǎo)出所有掃描角狀態(tài)下的近場數(shù)據(jù)；5）按照FEKO近場數(shù)據(jù)格式，對CST近場數(shù)據(jù)進(jìn)行修改；6）FEKO調(diào)用修改后的近場數(shù)據(jù)，進(jìn)行近場
：變量掃參
給端口的幅值、相位設(shè)置變量，通過掃參實(shí)現(xiàn)波束掃描；
波束掃描效果動(dòng)圖；
05
波束掃描方法二：自定義權(quán)值表
除了上述操作外，還可以自定義權(quán)值表，
該方法適合于自動(dòng)化操作
，手動(dòng)操作方法如下；
1.
關(guān)鍵詞：相控陣天線; 熱控技術(shù); 結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱; 相變儲能; 泵驅(qū)流體回路技術(shù); 射流冷卻
以衛(wèi)星為平臺的有源相控陣天線(active phased array antennas，APAA)因其具有大口徑、輕型結(jié)構(gòu)及高增益、作用距離遠(yuǎn)、波束快速掃描、波束形狀捷變和多波束形成等特點(diǎn)
當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種三維電磁軟件的發(fā)展，為天線設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的輔助，目前使用較多的有FEKO，HFSS，CST等軟件，本文采用CST設(shè)計(jì)一款相控陣天線，實(shí)現(xiàn)波束掃描，相對于傳統(tǒng)方法，大大節(jié)省計(jì)算資源和時(shí)間。
1．
它采用多個(gè)波束同時(shí)掃描，可在同一時(shí)間感知和檢測到來自不同目標(biāo)的信號，如天氣、飛機(jī)、人員和建筑物等，革命性地改變了交通工具的自主能力。該雷達(dá)還能自動(dòng)調(diào)焦將焦點(diǎn)調(diào)整到前方重要的目標(biāo)上。
針對避讓，目前中大型飛機(jī)上超過一半的空中防撞系統(tǒng)產(chǎn)品都是出自霍尼韋爾，它能避免飛機(jī)在空中互相沖撞
。
2.1.3 微波著陸系統(tǒng)
1978年，為進(jìn)一步提高引導(dǎo)降落精度，國際民航組織認(rèn)可了時(shí)間基準(zhǔn)波束掃描（Time Reference Scanning Beam，TRSB）技術(shù)的著陸系統(tǒng)，該技術(shù)是典型的應(yīng)用微波手段實(shí)現(xiàn)相對位置測量的解決方案。該系統(tǒng)由機(jī)載接收機(jī)、地面方位測量設(shè)備、仰角測量設(shè)備和測距儀4個(gè)主要部分組成。
2.1.3 微波著陸系統(tǒng)
1978年，為進(jìn)一步提高引導(dǎo)降落精度，國際民航組織認(rèn)可了時(shí)間基準(zhǔn)波束掃描（Time Reference Scanning Beam，TRSB）技術(shù)的著陸系統(tǒng)，該技術(shù)是典型的應(yīng)用微波手段實(shí)現(xiàn)相對位置測量的解決方案。該系統(tǒng)由機(jī)載接收機(jī)、地面方位測量設(shè)備、仰角測量設(shè)備和測距儀4個(gè)主要部分組成。
