C波段窄边缝隙天线设计

论文摘要

波导缝隙阵天线在窄波束、赋形波束、微波通信和雷达系统中获得了广泛应用。由于它具有体积小、重量轻、口径效率高、副瓣低等特点,在机载雷达上为优先选用的天线形式。本文对C波段矩形波导窄边缝隙阵天线设计方法进行了详细的研究。由于窄边缝隙结构的复杂性,理论计算难度较大,目前对波导窄边缝隙的理论研究基本仍然停留在对单缝及线阵的分析。因此本文在传统理论分析基础上采取高频仿真软件HFSS,提取出考虑到互耦的缝隙参数来设计阵列行波天线。这样,可大大简化设计时间和费用并保证设计的有效性。窄边缝隙天线具有交叉极化,对于面型阵列,现常采取相邻波导缝隙交叉放置来抑制交叉极化,但由于交叉放置导致的反向相位给馈电结构带来了复杂性,故本文采取了同向放置的波导结构,附加隔板方法来抑制交叉极化,使得馈电结构简化了许多。根据天线的结构,选择E-T分支作为馈电单元;给出了一种对天线的误差特性进行分析的方法。文中还研究了加入喇叭来压窄俯仰面波瓣宽度、加入隔板抑制交叉极化的波导窄边缝隙线阵的设计方法。论文设计了考虑抑制交叉极化的C波段面阵天线（面阵方案）和加喇叭、加金属隔板线阵天线（喇叭线阵方案）,从仿真结果来看均达到了相同指标。同时讨论了两种天线形式的优缺点。为研究其有效性及可扩展性,将C波段矩形波导窄边缝隙阵天线设计方法,应用于X波段,采用喇叭线阵方案,设计了一个X波段的矩形波导窄边缝隙阵天线。通过加工、测试,其结果基本达到了指标要求。说明本文研究的C波段矩形波导窄边缝隙阵天线设计方法还可应用于其它频段。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 波导缝隙天线的研究发展状况
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 缝隙天线的基本原理
• 2.1 巴俾涅原理和理想缝隙天线
• 2.2 缝隙天线的理论基础
• 2.2.1 缝隙天线的概念
• 2.2.2 波导缝隙天线的形式和等效电路
• 2.2.3 缝隙阵列天线
• 2.3 总结
• 第三章 阵列分布
• 3.1 泰勒分布
• 3.2 行波阵列分布
• 3.3 小结
• 第四章 C 波段窄边缝隙行波阵设计
• 4.1 C 波段窄边阵列设计指标
• 4.2 天线方位面泰勒综合
• 4.3 波导窄边缝隙阵参数提取
• 4.4 窄边缝隙的交叉极化抑制
• 4.4.1 交叉极化的抑制方法
• 4.4.2 加隔板方法抑制交叉极化的天线线阵仿真
• 4.5 面天线的设计方案
• 4.5.1 阵面设计
• 4.5.2 波导激励的一般方法
• 4.5.3 馈电网络中的分支波导
• 4.5.4 天线功分网络的实现方案
• 4.5.5 E-T 功分器的优化
• 4.5.5.1 不等功分功分器的优化
• 4.5.5.2 等功分的一分二功分器
• 4.5.5.3 整个功分器的优化结果
• 4.5.6 接入馈电网络的天线
• 4.5.7 天线的误差分析
• 4.6 喇叭线阵设计方案
• 4.7 小结
• 第五章 波导窄边缝隙阵设计实例
• 5.1 技术指标
• 5.2 阵列的泰勒分布
• 5.3 采用HFSS 软件仿真提取等效电导
• 5.4 仿真分析与设计
• 5.5 测试结果
• 5.6 小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果