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[硕士论文] 隋媛
电子与通信工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:现代军事装备的快速发展,对雷达系统的要求也越来越高。大带宽、大扫描角相控阵雷达日益成为雷达系统发展的重要方向。相控阵天线作为相控阵雷达的重要组成部分,也要求其具备宽频带及宽角扫描的特性。紧耦合阵列天线利用单元之间的互耦效应来扩宽带宽,同时又具备良好的扫描性能,是近年来相控阵天线的研究热点。本文主要对宽带宽角扫描紧耦合相控阵进行了研究和分析,主要研究内容如下:
  (1)提出了两款应用于紧耦合阵列的非对称偶极子天线单元。首先利用相邻单元之间紧密的交指型耦合结构产生强烈的耦合电容,以抵消反射地板带来的电感效应,实现紧耦合天线的宽带特性。其次为偶极子结构设计了低剖面渐变式微带巴伦,实现了从不平衡馈电结构到平衡馈电结构的转换,并利用渐变结构实现阻抗匹配。最后,通过加载宽角匹配层和电阻型频率选择表面进一步扩宽天线带宽。研究结果表明,“树杈”形单元天线在七倍频程(2-14GHz)内E面扫描范围达到±75°,H面扫描范围达到±45°。“圆环”形单元天线通过加载了两层电阻型频率选择表面,改善了天线在H面的阻抗特性,进一步降低了天线扫描时的驻波比,在工作带宽(2-14GHz)内E面扫描范围达到±75°,H面扫描范围达到±60°。
  (2)采用所设计的两款天线单元组阵。首先,对半无限周期阵列进行研究和分析,采用在阵列边缘加载阻性负载的方式,有效改善了有限阵列的边缘截断效应。其次,在此基础上设计了8×8的有限阵列,仿真验证了紧耦合阵列天线良好的阻抗带宽和扫描性能,在七倍频程(2-14GHz)内E面扫描范围达到±75°,H面扫描范围达到±60°,并对实现天线方向图低副瓣的几种方法进行了对比分析,使阵列天线获得了较低的副瓣电平。最后为“树杈”形紧耦合阵列设计了宽带馈电网络,完善了整个阵列结构。
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