动中通多子阵相控阵天线及优化技术研究

动中通技术是卫星通信领域研究的热点与难点，低轮廓、双频双极化与变极化平板天线是动中通天线的发展趋势。基于平板天线的多子阵相控阵技术是降低动中通系统高度的重要途径。本申请围绕多子阵相控阵天线阶梯状结构所带来的新问题，拟研究双频双极化多子阵相控阵天线及其优化中的关键技术：1）针对多子阵相控阵天线的口径离散所带来的天线方向图恶化问题，研究多子阵天线的方向图综合与优化技术；2）基于切换波束智能天线原理，研究延时线和移相器两级相位补偿方法，探索低成本带宽优化技术；3）针对俯仰维机扫与相扫混合扫描体制特点，基于阵列信号处理技术，研究自适应波束跟踪算法；4）针对Ku频段卫星资源，研究覆盖收发频段的高增益、双频双极化、变极化平板天线阵，实现收发天线共面，减小动中通占用的载体空间。本申请预期在上述几方面获得理论突破和技术创新，为多子阵相控阵天线的工程应用奠定基础，对促进相关学科的研究起到积极的推动作用。

针对动中通多子阵相控阵天线阶梯状结构带来的新问题，对双频双极化多子阵天线实现的关键技术进行了深入的探讨研究，其中主要有：.（1）针对多子阵相控阵天线的子阵间距优化中存在的约束问题，提出了一种基于向量映射的约束处理技术，通过特殊的向量映射，将约束优化问题转变成非约束优化问题；采用基于向量映射的改进遗传算法对固定间距多子阵天线与混合扫描多子阵天线的子阵间距进行优化研究，结果表明子阵间距优化可以显著降低天线的旁瓣电平，而不等幅馈电技术的旁瓣抑制效果非常有限；.（2）分析了多子阵相控阵天线的波束指向频率响应，研究了低成本的时延补偿技术，并针对三种不同的优化目标提出了基于天线波束指向偏差最小化的切换波束技术、基于接收信号功率最大化的切换波束技术、基于时延量化误差最小化的时延补偿方法。.（3）研究了动中通卫星通信信道的特点和移相器对波束指向的影响，提出了一种基于同时扰动的单通道接收阵列跟踪方法。与现有方法相比，该方法直接对移相器进行随机抖动，并引入接收信号强度对移相器的梯度，减小了馈电网络参数变化和阵元位置误差等因素对跟踪过程的影响，收敛速度更快。.（4）研究设计了由喇叭辐射天线阵、悬置带线馈电网络和波导合并网络组成的新型天线系统以及采用电子电动变极化技术的双极化变极化装置，实现收发天线共面，减少动中通占用的载体空间。.本课题的研究取得了较丰硕的研究成果，并与国内外学术界、国内工业界进行了广泛的学术交流，对进一步开展动中通平板天线领域的关键技术研究起到了良好的促进作用。