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频扫天线阵列多功能、高效率和高频段的应用与研究

作　者: 倪晶
导　师: 王昊
学　校: 南京理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 频率扫描单脉冲慢波线波导缝隙耦合波导裂缝阵
分类号: TN820.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着雷达、通信以及移动电视等领域的不断发展,电扫描天线已经在这些领域得到了广泛的应用,并且还在进一步的发展中。在常用的电扫描天线技术中,频率扫描天线由于其优点而得到了较为广泛的应用,它是通过改变天线的工作频率来实现波束扫描的。本文在工程实际的前提下,研究并设计了三个频率扫描天线,同时进行了加工测试。本文的主要工作可概括如下：第一,单脉冲频率扫描天线阵列。本文首先设计了一个微带单脉冲频扫阵列,利用小型化慢波结构成功减小了天线阵列尺寸,从而在实现了频扫天线的二维布阵的同时,其比较网络、微带天线和慢波结构放置在同一层。此天线在其中一维实现频率扫描功能,在另一维实现单脉冲功能。第二,混合馈电22×8波导慢波线频扫天线阵列。此阵列采用一般的矩形波导形成慢波线结构,微带贴片天线构成辐射单元,通过混合馈电结构实现下层波导慢波线至上层微带贴片的能量耦合。测试结果表明该天线阵列在相应的工作频带内能实现约90°的波束扫描。针对样件中存在实测增益偏低和副瓣恶化的问题,我们进行了近场测试诊断,分析了天线口径上的幅相分布,由分析中可知性能的恶化是由于天线阵面所限,辐射天线与馈线之间距离太小,相互之间影响了幅相所致。针对这一问题,在下一步的研究中我们可以利用多层技术将馈线与辐射天线置于不同层,这样就能很好地解决目前的问题。第三,77G波导裂缝频扫天线阵列。此阵列的慢波线和辐射单元都由波导实现,阵列采用E面弯曲波导作为频扫慢波线,波导窄边倾斜缝隙阵列作为频扫辐射天线,通过波导窄边定向耦合器实现能量耦合。由阵列仿真结果表明在所需要的工作频带内,该频扫阵列能实现约34°的波束扫描,副瓣电平均低于-15.3dB,最高增益达34.7dBi。

全文目录

摘要  3-4
英文摘要  4-7
1 绪论  7-10
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-9
  1.3 本文的主要内容及安排  9-10
2 频扫天线阵列的基本理论  10-14
  2.1 频扫天线的工作原理  10-11
  2.2 频扫天线的主要设计参数  11-12
  2.3 频扫天线主要参数设计式  12-14
3 一种新型的单脉冲频率扫描天线的设计  14-24
  3.1 小型化频率扫描直线阵  14-18
  3.2 单脉冲天线频扫阵列  18-23
  3.3 本章小结  23-24
4 混合馈电22×8波导慢波线阵列设计  24-39
  4.1 频扫慢波线基本结构  24-27
  4.2 波导慢波线频扫阵列结构设计  27-31
    4.2.1 阵列单元结构  27-28
    4.2.2 阵列整体结构  28-31
  4.3 仿真及实测结果  31-35
  4.4 近场分析  35-38
    4.4.1 近场测试环境及原理  35
    4.4.2 22×8阵列的诊断  35-38
  4.5 本章小结  38-39
5 77G波导裂缝频扫天线设计  39-46
  5.1 波导窄边定向耦合器结构  39-40
  5.2 波导窄边倾斜缝隙阵  40-43
  5.3 波导裂缝频扫天线阵列仿真性能  43-45
    5.3.1 频扫阵列的总体结构图  43-44
    5.3.2 频扫阵列的仿真结果  44-45
  5.4 波导裂缝频扫天线阵列加工测试  45
  5.5 本章小结  45-46
6 结束语  46-48
致谢  48-49
参考文献  49-54
附录  54

频扫天线阵列多功能、高效率和高频段的应用与研究

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