宽带测向天线阵列及其算法实现

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  设计了一款带有加载阻抗元件的平面超宽带天线,带宽从 20MHz 到 6GHz,相对带宽198.67%。该天线采用集总元件与开路枝节混合加载的单极子形式。终端的开路枝节引入对地电容,有效的降低了天线的工作频率,电感元件的引入,也可以在不增加天线尺寸的前提下,降低工作频率。当工作在20MHz的频率上时,天线长度约为0.023λ。
  采用圆形阵列组阵形式,综合考虑测向精度以及阵列尺寸等因素,确定了天线单元的摆放位置,并对核心测向算法进行分析。然后用 MATLAB 进行仿真模拟,对比了几种相关性算法的差异、讨论了组阵半径对结果的影响,随后确定阵列半径并选定其中最适合的算法进行后续工作。
  完成了阵列的加工并进行了测试,与接收机共同组装成测向系统并进行了联调。然后建立了实测样本库,基于实测样本库进行多次测向验证,并对结果进行分析、找出问题。经过改进,测试结果表现良好,实现测向功能。
  随后针对高频部分测向精度偏低的问题,提出一种提高高频测向精度的方案。在原阵列基础上引入一个小天线阵,用于高频频段,小阵列单元采用单极子开槽的形式,仿真结果表明小阵列的引入可以改善高频端的测向精度。并提出两种提高相位差求解精度的算法,一种是基于IQ信号的算法,另一种是基于FFT的算法。最后,为了适用于快速测向场景,还提出了一种有效缩短测向时间的快速算法。这些算法均使用MATLAB进行仿真验证,表现良好。
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