一种L波段高空气象探测天线设计

摘要

本课题来源于信息化中心某型号高空气象探测系统探空接收天线改造项目。高空气象探测的兴起有着战争背景以及生活背景。从战争背景上来说，高空气象探测可以利用高科技手段和方法，为战争提供需要的气象数据；从生活背景出发，高空气象探测主要用于人工降雨、天气预报等。无论哪方便，它都用来获取气温、湿度、风速、风向、气压等常规数据，以及诸如大气成分、辐射情况、大气气场等特殊项目数据。而高空气象探测天线则是高空气象探测的关键以及瓶颈。
　　目前高空气象探测天线主要采用的是反射面天线，虽然具有较高增益，但是应对日益复杂的战争格局尤显不足。在这种情况下，阵列天线就成为了最好的替代品和候选对象。阵列天线最大的特点就是增益高，有的天线副瓣很小，方向图对称性好，有的则是圆极化，便于通信实施。
　　首先，本文介绍了高空气象探测的背景，后续又介绍了天线的基本原理以及主要参数。它们是评价天线辐射性能的指标以及依据。
　　其次，介绍了螺旋天线的辐射特性，通过对单个轴向模螺旋天线的仿真以及设计，逐步找到螺旋天线各个参数对辐射特性的影响规律。接下来利用总结的规律，将螺旋天线进行阵列组合，使满足设计指标要求。
　　最后，介绍了短背射天线的优势以及特征。通过对短背射天线的逐层探究以及设计仿真，更加证实了背射天线的高增益、高口径利用率以及高方向图对称性的特点。随后又将这种优秀的天线进行组阵，实现了非常可观的仿真结果，并达到了目标要求。

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第1章 绪论

1.1 课题的来源

1.2 研究的目的和意义

1.3 国内外发展现状

1.3.1 气象雷达

1.3.2 无线电经纬仪

1.3.3 掩星大气探测系统

1.3.4 其他高空大气探测设备

1.3.5 几种高增益接收天线

1.4 本文的主要研究内容

第2章 阵列天线理论基础

2.1 天线的基本参数

2.1.1 方向性函数

2.1.2 方向图

2.1.3 方向性系数

2.1.4 天线增益

2.1.5 辐射电阻

2.1.6 输入阻抗

2.1.7 极化特性

2.1.8 带宽特性

2.1.9 驻波比

2.2 阵列天线基本原理

2.2.1 波瓣乘法定理

2.2.2 阵列天线口径影响因素

2.3 本章小结

第3章 螺旋阵列天线探究

3.1 辐射单元设计

3.1.1 螺旋天线的基本理论

3.1.2 螺旋天线单元设计

3.2 四单元螺旋阵列天线设计

3.2.1 匹配网络设计

3.2.2 四单元螺旋阵列设计

3.3 本章小结

第4章 短背射阵列天线设计

4.1 短背射天线简介

4.1.1 短背射天线背景

4.1.2 短背射天线基本原理

4.2 短背射设计

4.3 四单元短背射阵列天线设计

4.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢