共形超宽带天线研究

论文摘要

超宽带天线在大容量通信、数据传输、电子侦察等方面具有明显的优势,利用超宽带天线组成单脉冲机构进行判向可以在相当宽的频带范围内捕获信号,可以准确的对来波信号判向,一般的单脉冲判向机构利用多天线或天线的多区域得到目标信号的俯仰差和方位差,从而达到对信号跟踪的目的,为了加强判向的效率和精度,将超宽带单脉冲判向机构与毫米波判向机构结合,然而两者如何在有限空间内保持良好的判向性能,并且互不干扰成为关键问题。本文首先详细叙述了不同形式的单脉冲雷达测角原理,根据已有的超宽带天线形式提出超宽带天线的设计思路,为进一步的天线设计提供理论指导。其次研究一种同心圆排布的被动超宽带单脉冲天线结构,采用四天线形式,提出利用一对微带准喇叭天线测量俯仰差,一对开路直馈式的Vivaldi天线测量方位差,对上述两种天线的原理进行详细的讨论,并对各参数对天线性能的影响做了仿真对比,由于空间狭小,将天线对腔体共形,对比天线共形前后的电性能,最终确定了满足超宽带单脉冲测角的天线的尺寸;由于采用单脉冲测角形式,又分别得到天线的和差信号,由于天线排布的原因,高频段和差信号出现栅瓣,本文探讨了利用栅瓣测角的可行性;由于被动超宽带天线用于判向过程的前中段,相位中心的轻微变化对天线的判向的判向几乎没有影响。最后提出一种两用的共形四臂阿基米德螺旋结构,该共形结构既可以在课题要求频带内有良好的电性能,满足超宽带单脉冲雷达测角的要求,又能作为毫米波抛物面天线的反射器使用,仿真证明,该结构用作反射面比传统的抛物反射面性能虽略有下降,当仍能满足毫米波判向的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本课题的研究内容
• 第2章 超宽带单脉冲判向原理
• 2.1 单脉冲雷达判向原理
• 2.1.1 单脉冲雷达简介
• 2.1.2 单脉冲雷达分类
• 2.2 超宽带天线原理
• 2.2.1 超宽带天线概念
• 2.2.2 天线超宽带方法
• 2.3 均匀直线阵的栅瓣
• 2.4 本章小结
• 第3章 共形单脉冲天线阵研究
• 3.1 共形单脉冲天线阵可行性分析
• 3.2 微带准喇叭天线分析
• 3.2.1 微带准喇叭天线工作原理
• 3.2.2 天线辐射端高度对性能的影响
• 3.2.3 介电常数对天线性能的影响
• 3.2.4 天线共形后的性能
• 3.3 Vivaldi天线分析
• 3.3.1 Vivaldi 天线的选型
• 3.3.2 Vivaldi天线工作原理
• 3.3.3 对踵型与平衡型Vivaldi天线
• 3.3.4 开路直馈式Vivaldi天线
• 3.3.5 共形Vivaldi天线
• 3.4 天线阵和差性能分析
• 3.4.1 单脉冲雷达和差网络的作用
• 3.4.2 共形天线阵排布
• 3.4.3 共形微带准喇叭天线阵和差信号
• 3.4.4 共形Vivaldi天线阵和差信号
• 3.4.5 天线阵栅瓣的利用
• 3.5 天线阵相位中心
• 3.5.1 相位中心的定义
• 3.5.2 相位中心的测量
• 3.5.3 天线阵相位中心的获取
• 3.6 本章小结
• 第4章 两用共形四臂螺旋线研究
• 4.1 平面螺旋天线的电特性
• 4.1.1 平面等角螺旋天线
• 4.1.2 平面阿基米德螺旋天线
• 4.2 共形螺旋线结构性能
• 4.2.1 共形阿基米德螺旋结构做螺旋天线
• 4.2.2 共形阿基米德螺旋反射面天线
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢