基于时间反演的运动阵列远场功率合成

发布时间：2025-07-07 03:47

　　 首先从理论上分析了时间反演技术运用于运动阵列近场功率合成的可能性及存在的难点和问题建立了基于时间反演技术的运动阵列远场功率合成数学模型。基于此模型,通过对信标信号从不同方向入射情况下的回溯信号波束指向进行仿真,证实了阵列辐射的TR信号可以实现自适应回溯并且比传统相控阵方法形成的合成波束能量更加集中;通过仿真获得单元天线设置为全向天线和有方向性天线时的合成信号主瓣波束3dB宽度,排除了由于阵列与目标点间的相对切向运动导致目标点脱离合成波束主瓣波束覆盖范围的可能性;分析了随机相位误差和波束指向误差对合成效果的影响,仿真结果表明:随机相位误差对回溯信号合成波束指向影响很小,但对信号的合成效果存在一定影响,由信号多普勒频移引起的波束指向误差对信号的自适应回溯影响很小。所得结论可为时间反演技术在远场功率合成的实际运用提供一定的理论依据。

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【部分图文】：

图1 电磁辐射近远场划分示意图

电磁波的合成可分为2种方式：近场的交叉波束合成和远场的平行波束合成。近场交叉波束合成基于波的干涉效应，在目标区域形成网状的能量栅格；远场平行波束合成原理类似于相控阵雷达，其合成效果可用天线阵列的方向图来衡量[15-16]。如图1所示，以作为近远场的边界条件，L为天线尺寸，λ为波长....

图2 近场情形阵元与目标位置示意图

如图2所示，运动阵列中第ii(=1,2，…，N）个阵元相对于目标点T的径向速度值为Vi，与目标点T之间的距离为ri。假设目标点发射的信标信号为：

图3 一维线阵的远场功率合成示意图

如图3所示，N个阵元组成一维线阵，相邻阵元间距为d，λ为波长，θ为信标信号入射角，β为信标信号的等相位波前，P为目标点。假设以1号阵元作为相位参考点，第i个阵元的相位延迟为则第i个阵元接受到的信号为：

图4 基于TR技术的天线功率方向图

图4中，阵列接收沿法线方向入射的信标信号，对其进行TR操作后再辐射出去。如图4(a）所示，回溯信号形成的合成波束主瓣指向法线方向，即信号入射方向。由于各单元天线为全向天线，所以图4(b）中存在2个方向相反的主瓣波束，主瓣波束的3dB宽度约为17°。图5是利用传统相控阵方法进行功率....

本文编号：4056441