波导缝隙天线分析与研究

论文摘要

波导缝隙天线具有结构紧凑、效率高、功率容量大、安装方便的优点,同时由于波导缝隙天线口面分布易于控制,很容易实现窄波束、赋形波束、低副瓣甚至超低副瓣,因此在机载火控雷达、导引头等方面有着广泛的应用。本文主要对波导宽边纵缝阵列天线进行了研究,主要研究内容有:首先,介绍了波导缝隙天线的基本原理及其电参量,阐述了等效电路法对波导缝隙天线的分析。其次,以矩量法作为分析工具,对波导宽边上有厚度的单缝进行了理论分析。通过求解纵缝口面上的等效磁流,得到波导纵缝的导纳特性与缝隙参量的关系。波导宽边纵缝的归一化谐振导纳、谐振长度随着缝隙偏离波导中心线距离增大逐渐增大。再次,在等效电路对波导缝隙天线分析基础上,运用遗传算法以电流为目标函数对波导宽边谐振式纵缝阵列进行优化设计。按照这种方法设计了8元线阵、16元矩形口径面阵,以及76元圆口径的波缝隙天线阵列,使其达到低副瓣的要求。这种方法较以前以方向图作为目标函数的优化方法相比,减小了计算量,节约了阵列优化设计时间。然后,研究了掠辐射波导缝隙天线的设计方法,讨论了圆柱和圆锥载体对掠辐射波导缝隙天线性能的影响。载体的存在不会影响掠辐射波导缝隙天线的主波束指向,但会提高其副瓣。并设计了一个与圆柱载体共形,方向图呈现漏斗形的天线阵列。最后,对波导宽边纵缝阵列进行了误差分析,分析了缝隙的长度、偏离波导中心线距离和纵向中心位置误差对天线性能的影响。误差的存在会恶化天线阵列的副瓣和驻波特性,此外还讨论了镀层的厚度对波导缝隙天线性能的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 波导缝隙阵列的基本概念及其理论
• 2.1 波导缝隙天线基础理论及辐射原理
• 2.2 波导缝隙天线的等效电路
• 2.2.1 等效电路
• 2.2.2 A.F.Stevenson 计算公式
• 2.3 缝隙的电参数
• 2.4 缝隙间的互耦计算
• 2.5 小结
• 第三章 矩量法对波导缝隙天线的分析
• 3.1 矩形波导中磁场型并矢格林函数的推导
• 3.1.1 两端开路波导宽边纵缝的格林函数
• 3.1.2 缝腔中的并矢格林函数
• 3.1.3 半空间中的并矢格林函数
• 3.2 波导缝隙积分方程的建立
• 3.2.1 波导缝隙单缝积分方程的建立
• 3.2.2 波导缝隙双缝积分方程的建立
• 3.3 矩量法求解波导缝隙模型
• 3.3.1 基函数的选取
• 3.3.2 积分方程求解
• 3.4 等效网络参数
• 3.5 数值结果
• 3.6 小结
• 第四章 遗传算法对谐振式波导缝隙天线阵列的设计
• 4.1 遗传算法原理
• 4.2 波导缝隙阵列天线设计原理
• 4.3 遗传算法对波导缝隙天线阵列的设计流程
• 4.3.1 设计流程
• 4.3.2 适应度函数的选取
• 4.4 遗传算法对波导缝隙天线线阵的设计
• 4.5 遗传算法对波导缝隙天线面阵的设计
• 4.5.1 遗传算法对波导缝隙天线矩形口径的设计
• 4.5.2 遗传算法对圆口径波导缝隙天线阵列的设计
• 4.6 小结
• 第五章 共形掠辐射波导缝隙天线的设计
• 5.1 掠辐射波导缝隙天线设计
• 5.1.1 掠辐射波导缝隙天线设计原理
• 5.1.2 掠辐射天线的设计
• 5.2 不同载体对掠辐射波导缝隙天线性能的影响
• 5.2.1 圆柱载体对掠辐射波导缝隙天线性能的影响
• 5.2.2 圆锥载体对掠辐射波导缝隙天线性能的影响
• 5.3 共形掠辐射波导缝隙天线阵列的设计
• 5.4 小结
• 第六章 阵列误差分析
• 6.1 缝长误差对阵列天线的影响
• 6.2 缝隙偏离波导中心线距离误差对阵列天线的影响
• 6.3 缝隙中心位置误差对阵列天线的影响
• 6.4 镀层对波导缝隙天线辐射特性的影响
• 6.5 小结
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果