宽带相控阵列天线新技术的研究

论文摘要

随着现代雷达通信技术的发展,各种无线电子系统对天线的性能要求越来越严格。例如在相控阵天线方面,由于相控阵的造价一般都很高,因此相控阵天线一般要求具有阔带、宽带甚至是超宽带的特性,以便尽可能的通过更多的信息。宽带相控阵列天线被广泛地运用于多功能雷达、宽带或超宽带雷达、电子对抗与反对抗、通信等领域。但由于天线阵阵元间的互耦效应、馈电误差以及制造公差等因素,其设计历来是天线工程师的一大挑战。本文对一种基于互耦效应的新型宽带相控阵列天线展开了相关的研究工作。主要内容可分为以下几个部分:首先,本文介绍了宽带相控阵列天线的研究意义及国内外研究状况。其次,本文从超宽带天线的设计方法和原理出发,介绍了几种常用的拓宽天线阵频带宽度的方法,并详细介绍了基于电磁耦合的宽带相控阵列天线理论。再次,在理论研究的基础上,利用电磁商用软件HFSS对这种宽带相控阵天线单元进行建模和仿真,并尝试了几种可能拓宽天线阵频带宽度的天线形式。仿真结果表明,这种宽带相控阵天线单元在无限大阵列环境中确实具有很宽的频带。最后,应用宽臂偶极子天线单元,仿真并设计出了一个具有24个单元的相控阵线阵。初步测试结果验证该天线阵在波束不扫描状态时的宽频带特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 宽带相控阵列天线的研究意义
• 1.2 宽带相控阵列天线的研究现状
• 1.3 本文的主要内容及结构安排
• 第二章 基于电磁耦合的超宽带相控阵列天线理论
• 2.1 超宽带天线原理
• 2.1.1 构成角形结构天线
• 2.1.2 构成自补结构天线
• 2.1.3 补偿与加载
• 2.1.4 构成自相似天线
• 2.1.5 增大电流辐射面积
• 2.1.6 构成多回路微带天线
• 2.2 基于互耦效应的超宽带天线的研究背景
• 2.3 基于互耦效应的超宽带天线的设计原理
• 2.3.1 阵元间距在拓宽天线阵频带宽度的影响
• 2.3.2 宽角匹配理论
• 2.4 本章小结
• 第三章 宽带相控阵列天线单个阵元的设计与仿真
• 3.1 天线单元的设计目标
• 3.2 无限大阵列环境中交指型偶极子单元的建模与仿真
• 3.2.1 无限大阵列环境中交指型偶极子单元的初步模拟
• 3.2.2 无限大阵列环境中交指型偶极子单元的进一步模拟
• 3.3 馈电结构的设计与仿真
• 3.4 无限大阵列环境中天馈单元的仿真
• 3.5 无限大阵列环境中交叠宽臂偶极子天线单元的模拟
• 3.6 电磁商用软件HFSS精确度分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 宽带相控阵列天线的模拟
• 4.1 一维扫描阵列理论
• 4.2 阵列天线的设计与仿真
• 4.2.1 阵列天线的设计
• 4.2.2 阵列天线的仿真
• 4.3 本章小结
• 第五章 宽带相控阵列天线的组装与测试
• 5.1 天线参数及其测量技术
• 5.1.1 天线测量基础知识
• 5.1.2 天线电路参数的测量
• 5.1.3 天线辐射参数的测量
• 5.1.4 小型天线测量的特殊性
• 5.1.5 本文天线的测试环境及测试平台
• 5.2 阵列天线的组装与实测
• 5.2.1 阵列天线的组装
• 5.2.2 1×8 线阵的实测
• 5.2.3 1×16 线阵的实测
• 5.3 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的成果