微波着陆系统的仰角台天馈系统设计

论文摘要

本论文主要研究了微波着陆系统的仰角台天馈系统设计,设计频段为C波段。本论文包括:天线单元的设计,天线阵列的综合,误差及互耦分析,馈电网络的设计及测试。采用对称振子作为相控阵的单元天线,由TEM传输线(如带状线)引出两个导带直接给对称振子馈电,该结构很容易和功分器实现一体化设计。该相控阵天线采用垂直极化,以避免在扫描范围内出现盲点。仰角台直线阵列的口径分布采用泰勒分布。为了使增益达到设计要求,同时降低单元天线之间的互耦影响,并使副瓣达到最低,考虑多种因素后最终确定了最佳的单元间距。馈电网络采用泡沫填充的板线形式,该网络采用分级的Wilkinson功分器。通过理论计算并结合HFSS、Designer等软件仿真,完成了功分网络的设计。另外,本文还对天线进行了误差分析和互耦分析。讨论了各种误差对阵列天线性能的影响,并采用矩量法分析互耦对阵列单元的电流分布及天线方向图的影响。本论文最终完成了微波着陆系统的仰角台天馈系统设计,测试结果表明各项指标都达到了设计要求,已在实际工程中得到应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 微波着陆系统简介
• 1.2 国内外研究状况及发展态势
• 1.3 仰角台天馈系统描述
• 1.4 本次设计的主要任务
• 1.5 本文主要内容
• 第二章 单元振子天线设计与直线阵综合
• 2.1 平面天线的发展概况及优缺点
• 2.2 天线的主要电指标
• 2.2.1 方向特性
• 2.2.2 效率
• 2.2.3 增益系数
• 2.2.4 阻抗特性
• 2.2.5 极化特性
• 2.2.6 频带宽度
• 2.3 天线振子类型的选择
• 2.4 天线振子的分析与设计方法
• 2.5 直线阵的口径幅度和相位分布的综合
• 2.6 经典方法计算直线阵列辐射场
• 2.7 仰角台泰勒阵列的相控波束扫描
• 2.7.1 波束跃度
• 2.7.2 虚位技术
• 第三章 误差分析与互耦分析
• 3.1 仰角台列馈分布误差对方向图的影响
• 3.1.1 只考虑幅度误差
• 3.1.2 只考虑相位误差
• 3.1.3 同时考虑幅度和相位误差
• 3.2 天线阵列的互耦分析
• 3.2.1 矩量法的基本原理
• 3.2.2 矩量法分析阵列天线的互耦
• 3.2.3 分析互耦得出的结论
• 第四章 功分馈电网络设计
• 4.1 概述
• 4.2 带状线结构
• 4.3 功分器设计方法
• 4.3.1 功分器结构简介
• 4.3.2 任意分配比的混合型2路功率分配器
• 4.4 仰角台列馈功分网络
• 4.5 功率容量分析
• 4.6.仰角台功分网络的具体设计过程
• 4.6.1 仰角台列馈各模块仿真结果
• 4.6.2 一分二等功分器的仿真设计
• 4.6.3 一分二十功分器的仿真设计
• 第五章 加工与测试
• 5.1 仰角台馈电网络的加工
• 5.2 测试方法
• 5.2.1 仰角台列馈输入端口驻波测试方法
• 5.2.2 仰角台列馈各输出端口的S21测试方法
• 5.3 仰角台列馈的测试结果
• 5.3.1 仰角台列馈输入端口驻波测试结果
• 5.3.2 仰角台列馈各输出端口的S21测试结果
• 5.3.3 仰角台列馈的插入损耗
• 5.3.4 仰角台列馈的方向图
• 5.3.5 仰角台列馈的扫描方向图
• 5.3.6 微波着陆系统的仰角台天馈系统的实物图
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果