L/C双波段共孔径宽带天线研究

L/C双波段共孔径宽带天线研究

论文摘要

双波段雷达天线使天线的尺寸和重量大为减少,可广泛应用于功能要求多,尺寸或重量受限的星载、舰载等系统,对提高雷达的机动能力,降低整个雷达探测系统造价非常有利。本文根据双波段雷达天线的技术要求,论证了双波段雷达天线的总体研制方案和需要解决的问题。通过对双波段天线单元形式的选择,确定了使用印刷阵子天线作为L波段阵列单元和用宽边脊波导缝隙天线作为C波段阵列单元的方案。首先对L波段单元特性进行分析,并用HFSS建模仿真其方向图和驻波特性,在此基础上研究了其幅度相位加权。根据方向图副瓣要求,用泰勒综合法得到其幅度分布,相位采用等相分布。根据方向图主瓣半功率波束宽度要求确定其单元数和单元间距。用MATLAB编写程序计算了其幅度相位加权后的理想方向图。通过一定的功率分配网络,将我们前面设计的单元按计算的幅度相位分布组成线阵,加工实物进行测量,测试其性能满足设计指标要求,为双波段天线的整体布阵设计打下基础。重点对C波段线阵进行了全面深入地分析。由于天线俯仰宽角扫描的原因,提出用脊波导缝隙作为C波段阵列单元,仿真计算了单个缝隙的辐射特性,并分下面5步设计出满足方向图带宽要求的线阵:1.脊波导截止波长的计算。2.根据方向图要求选定口径分布。3.根据选定的口径分布计算所需求的各缝隙导纳。4.脊波导有源导纳的计算。5.将步骤4算得的有源导纳应用到步骤3所算得的所需导纳处。将按照上面步骤设计的天线用HFSS建模仿真,在带宽以内,性能满足技术指标要求。按仿真尺寸加工了实际线阵。在后面的工作中,我们将对实际线阵进行测试,根据测量结果进行修正,进一步仿真,直到加工出来的实物能满足技术指标要求。最后总结了本文所做的工作,文章对L波段线阵和C波段线阵进行了分析。重点对C波段线阵进行了分析,本文解决了设计过程中所需要解决的几个问题。由于时间关系,本课题的实验验证工作还没有完成。在以后的时间内,将在本文所做工作的基础上,继续本课题后续的研究工作。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 国内外研究状况
  • 1.3 本文研究内容及主要工作
  • 第二章 天线总体设计
  • 2.1 引言
  • 2.2 相控阵理论基础
  • 2.2.1 相控阵雷达基本原理
  • 2.2.2 相控阵雷达的组成及其优点
  • 2.3 天线总体方案论证
  • 2.3.1 天线主要技术指标
  • 2.3.2 方案及组成
  • 2.3.3 天线阵元的选择
  • 2.3.4 需要克服的困难
  • 2.4 小结
  • 第三章 L波段线阵设计
  • 3.1 引言
  • 3.2 半波阵子的辐射场和电特性
  • 3.3 印刷半波阵子单元设计
  • 3.3.1 引言
  • 3.3.2 印刷半波阵子的结构原理
  • 3.3.3 印刷半波阵子的仿真设计
  • 3.4 阵子幅相密度加权分析
  • 3.4.1 泰勒综合法算口面幅度分布
  • 3.4.2 幅相加权的结果
  • 3.5 小结
  • 第四章 C波段缝隙天线设计
  • 4.1 波导缝隙基本理论及设计步骤
  • 4.1.1 巴俾涅原理和缝隙天线
  • 4.1.2 波导缝隙天线简介
  • 4.1.3 波导缝隙的设计
  • 4.2 脊波导基本理论
  • 4.2.1 引言
  • 4.2.2 脊波导简介
  • 4.2.3 脊波导的发展历史
  • 4.3 脊波导缝隙天线设计
  • 4.3.1 单个缝仿真分析
  • 4.3.2 脊波导缝隙天线阵设计步骤
  • 4.3.3 脊波导截止波长的计算
  • 4.3.4 根据方向图要求选定口径分布
  • 4.3.5 根据选定的口径分布计算所需求的各缝隙导纳
  • 4.3.6 脊波导有源导纳的计算
  • 4.4 线阵的仿真及结果
  • 4.5 线阵实物
  • 4.6 小结
  • 第五章 全文总结
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间的研究成果
  • 相关论文文献

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