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单口面双频双极化和宽波束宽频微带天线的研究和应用

作　者: 马小玲
导　师: 王贞松
学　校: 中国科学院电子学研究所
专　业: 通信与信息系统
关键词: 微带天线单口面双频双极化天线波束成形宽波束合成孔径雷达
分类号: TN82
类　型: 博士论文
年　份: 2001年
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内容摘要

本文从微带阵列天线的基本原理出发，研究了微带天线的馈电方法，特别是基于传输线模型的单元馈电方法。设计了共用一个物理孔径的双频双极化的微带贴片天线。天线采用了可折叠的充气式聚酯薄膜介质结构，有较小的介电常数，较大的相对带宽。分析了天线的交叉极化特性和阻抗匹配特性。并将这一结构应用于星载合成孔径雷达（SAR），分析了星载SAR的系统性能。从叠加原理和相控阵天线的扫描原理出发，提出了一种灵活方便的波束生成方法。这一方法特别适用于大的天线阵生成宽的波束。并将这一方法应用于高分辨率机载合成孔径雷达（SAR），天线尺寸为145cm×48cm，波长24厘米，生成方位向半功率波束宽度为23°，分析了天线性能和机载SAR的系统性能。研究了天线的测量方法，并对本文提出的充气式薄膜介质结构的微带贴片天线进行了测量。

全文目录

第一章绪论  10-19
  1．1 微带天线的历史与优缺点  10-11
  1．2 微带天线的分析设计方法  11-13
  1．3 微带天线的应用  13-16
  1．4 论文的主要内容及结构安排  16-17
  1．5 论文的主要贡献  17
  1．6 今后的工作及展望  17-19
    参考文献  17-19
第二章微带阵列天线的基本理论  19-44
  2．1 微带单元天线  19-22
    2．1．1 微带天线的传输线模型  20-21
    2．1．2 辐射元方向图  21-22
  2．2 微带阵列  22-28
    2．2．1 线阵辐射特性  23-26
    2．2．2 平面阵天线  26-28
  2．3 电扫描天线  28-32
    2．3．1 相控阵天线  28-29
    2．3．2 盲点效应  29-30
    2．3．3 天线的副瓣性能  30-31
    2．3．4 阵列单元随机幅度与相位误差的影响  31-32
  2．4 互耦效应对阵性能的影响  32-38
    2．4．1 互耦对阵元方向图的影响  32-33
    2．4．2 互耦对阵元输入阻抗和匹配的影响  33-34
    2．4．3 互耦对相控阵天线增益的影响  34-35
    2．4．4 确定微带天线元之间互耦的方法  35-38
  2．5 辐射单元、排列栅格和阵形  38-40
    2．5．1 微带天线阵元的类型  38-39
    2．5．2 排列栅格与阵形  39-40
  2．6 电磁波的极化  40-44
    参考文献  43-44
第三章微带天线的馈电方法  44-65
  3．1 微带单元天线馈电  45-53
    3．1．1 微带线馈电  45-46
    3．1．2 同轴线馈电  46-51
    3．1．3 电磁耦合型馈电  51-53
  3．2 阵的馈电形式与设计  53-56
    3．2．1 并联馈电  54-55
    3．2．2 串联馈电  55-56
  3．3 相控阵天线的馈电方式  56-62
    3．3．1 强制馈电  58
    3．3．2 空间馈电  58-60
    3．3．3 波束跃度与移相器的虚位技术  60-62
  3．4 固态功率放大器的阻抗匹配  62-65
    参考文献  63-65
第四章用于星载SAR的双频双极化天线  65-93
  4．1 引言  65
  4．2 单口面双频双极化微带天线的设计方案  65-68
    4．2．1 天线单元设计方案  65-67
    4．2．2 馈电线路的考虑  67-68
  4．3 双频双极化贴片单元指标参数  68-78
    4．3．1 贴片单元的电路指标参数：品质因数Q值、带宽、输入阻抗  69-70
    4．3．2 贴片单元的辐射指标参数  70-78
  4．4 组阵  78-81
  4．5 星载SAR系统特性  81-90
    4．5．1 SAR系统基本指标  81-87
    4．5．2 L波段水平极化的SAR特性  87-89
    4．5．3 S波段垂直极化的SAR特性  89-90
  4．6 结论  90-93
    参考文献  90-93
第五章 DBF相控阵天线在超高分辨率机载SAR中的应用  93-111
  5．1 引论  93-95
  5．2 基本原理  95-97
    5．2．1 相控阵天线的扫描原理  95-96
    5．2．2 数字波束形成（DBF）原理  96-97
  5．3 DBF在相控阵天线中的应用  97-101
    5．3．1 宽波束、低旁瓣的波束生成方法  97-99
    5．3．2 天线的方向性系数和增益  99-101
  5．4 将宽波束天线用于超高分辨率机载SAR（0．3M×O．3M）  101-108
    5．4．1 系统的信号设计和方位向波束宽度要求  101
    5．4．2 天线设计  101-106
    5．4．3 天线阵性能分析  106
    5．4．4 系统性能分析  106-108
  5．5 讨论  108-111
    5．5．1 功率与噪声比  108-109
    5．5．2 天线效率  109
    5．5．3 与Spotlight SAR比较优缺点  109
    参考文献  109-111
第六章天线的测量  111-137
  6．1 测量基础  112-125
    6．1．1 微波网络分析仪介绍  113-114
    6．1．2 主要的误差源  114-117
    6．1．3 一般的校准过程  117
    6．1．4 天线电路参数的测量  117-118
    6．1．5 天线辐射参数的测量  118-125
  6．2 小天线要考虑的一些问题  125-130
    6．2．1 小天线的定义  126
    6．2．2 测量之前要考虑的一些问题  126-127
    6．2．3 小天线的测量  127-130
  6．3 测量结果  130-137
    参考文献  135-137
附录  137-144
攻读博士学位期间发表的论文  144-145
致谢  145

单口面双频双极化和宽波束宽频微带天线的研究和应用

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