基于收发共阵的高频地波雷达天线研究

摘要

高频地波雷达因具有较好的超视距海上移动目标探测能力得到了广泛的关注和研究。但其发射天线和接收天线都需要较大的占地面积，在海边土地资源稀缺的今天，对收发天线各自选址是很困难的。因此本文在研究结构简单、尺寸小的发射天线和接收天线基础上对收发共阵做深入的探究，以在同一空间布置收发天线，减少二者总的占地面积。
　　首先，本文针对传统八木天线尺寸大的问题，对小间距天线进行了探讨，之后结合遗传算法，开展了对双折合八木天线的优化设计。通过HFSS软件设计仿真了中心频率分别为8MHz和5MHz的双折合三元八木天线，认为当八木天线各单元采用双折合结构时，在缩短单元间距的情况下也能保持良好的阻抗和辐射特性。然后设计了集总方式加载的单极子天线做为接收天线，采用遗传算法对加载位置和元件值进行优化，使天线在4MHz～9MHz频带上的阻抗和辐射特性达到要求。
　　其次，本文介绍了收发共阵的两种方式，分析了二者各自的优势与缺点。综合考虑安全性和实用性，提出了在接收阵两侧分别放置一副发射天线的收发共址方式。之后，对于收发天线间的耦合进行了探讨。通过分析在不同的距离和方位上收发天线间的隔离度和发射天线的辐射特性，证明在适当的位置上发射天线可以保持良好的辐射特性。
　　最后，本文设计了收发共阵的布置方式并进一步分析了经过道尔夫-切比雪夫加权的接收阵在不同阵元间距下的主瓣宽度和旁瓣电平。针对接收阵阵元间的互耦，提出了一种互耦校正的方法，在此基础上仿真得到了正确的DOA估计。

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第1章 绪 论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 本文主要研究内容

第2章 高频地波雷达发射天线设计与分析

2.1 引言

2.2 对数周期天线阵

2.3 竖笼天线

2.4 八木天线

2.5 传统八木天线设计

2.6 小间距天线的研究

2.7 三元八木天线优化设计

2.8 本章小结

第3章 高频地波雷达接收天线设计与分析

3.1 引言

3.2 传统单极子天线设计

3.3 天线加载技术

3.4 基于遗传算法的单极子天线加载设计

3.5 本章小结

第4章 收发天线共阵的研究

4.1 引言

4.2 收发天线共用

4.3 收发天线共址

4.4 本章小结

第5章 收发天线的耦合分析以及天线布局

5.1 引言

5.2 天线隔离度

5.3 收发天线间的耦合仿真

5.4 共址的收发天线阵布置

5.5 本章小结

第6章 接收阵设计以及阵列的互耦校正

6.1 引言

6.2 阵列天线的基本理论

6.3 本章小结

结论

参考文献

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致谢