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屈世伟

教授、博士生导师。1997至2001年、2003至2006年分别就读于电子科技大学电子工程学院和物理电子学院,并取得学士和硕士学位;2007至2010年在香港城市大学电子工程系攻读博士学位。2001年2月至2002年7月,中国电子科技集团公司电子第十研究所助理工程师;2006年3月至2007年6月,通过香港政府“内地输入人才计划”到香港城市大学无线通信研究中心任研究助理;2009年10月至2010年9月,日本东北大学工学院通信工程专攻博士后;2010年10月回到电子科技大学任教,2015年6月被评为教授。主要研究方向为宽带天线及阵列、相控阵天线、毫米波/THz天线及阵列等,先后在SCI收录的国际学术期刊上发表论文200余篇,其中中科院杂志分区二区及以上论文90余篇,...

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刘宁在IEEE Trans AP上发表非规则阵列研究成果

发布时间:2018-02-05 点击次数:

  团队博士生刘宁在马彦锴博士前期工作的基础上,对非规则相控阵天线设计方案进行了改进,通过间隔式子阵排布的方式,提出了新型的应用于宽角扫描的高增益不规则相控阵天线架构。本论文以“Irregular Phased Array Architecture With Small Directivity Drop for Wide-Angle Scanning Application”为题,发表在天线领域顶级期刊《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》上。

  最近,非规则相控阵天线架构由于其在低成本、低副瓣等方面的优势,引起了学界的广泛关注。非规则相控阵采取子阵级馈电的方式,使子阵中阵元的激励幅度和相位保持一致,每个子阵后端连接一个T/R组件,最终以几何倍数缩减T/R组件的数目,大幅度减小了相控阵天线的成本和功耗,相较于传统的稀疏或者稀布阵列架构,可以实现更高的增益和角分辨率。然而,非规则相控阵架构在栅瓣抑制、阵元布局、激励优化等方面具有较大难度。马彦锴博士通过引入最大熵模型,采用遗传算法寻找基于相邻二元子阵的不规则阵列最优的拓扑结构,对期望扫描角度进行波束综合,实现了栅瓣抑制和低副瓣的效果。然而,由于相邻二元子阵内部等幅同相的馈电方式限制了波束在大角度下的聚焦能力,阵列在大角度扫描下增益损失较大。

图1 基于相邻二元子阵和间隔式二元子阵的不规则阵列架构

  在此基础上,刘宁博士对二元子阵的不规则阵列架构作了进一步的研究,通过间隔阵元激励相位的对比,发掘了间隔一个单元的子阵组成的不规则阵列在大角度下的扫描优越性。在扫描角达±60°的情况下,间隔一个单元的二元子阵组成的16×16不规则阵列相对于理想增益的损失仅为0.7dB,比基于相邻式二元子阵的同等规模不规则阵列提高了3.9dB,具有很强的扫描优越性。

           

图2 两种不规则阵列架构扫描波束对比

  此外,文中还提出了基于蒙特卡洛(Monte Carlo)法的子阵随机旋转算法,将二元子阵拓扑的优化时间缩减了几个数量级,使得超大规模不规则阵列的拓扑优化成为了可能。

  文中的工作为实现低成本、高角分辨率、低信噪比和宽角扫描的超大规模相控阵雷达提供了设计方案,为新一代相控阵体系的研究提供了理论支撑。

  本论文链接如下:https://ieeexplore.ieee.org/document/9913833

2022年12月