毫米波双频共形共口径微带天线阵列的研究

摘要

在通讯系统飞速发展的今天，无论是军用还是民用方面，对天线的要求都越来越高。共口径技术将两个或多个不同频段的天线放置于同一口径中，减少了占用空间，在同一时间能获取更多的信息。共形技术是将天线与载体表面共形，不影响载体的空气动力学性能，对于相控阵来说，更能提高波束的扫描范围。因此共形共口径天线正是当前天线发展所需要的。本文对E/Ka双波段共形共口径印刷天线进行了研究。
　　首先研究了共口径天线单元结构，根据尺寸大小将4个E波段单元放置于Ka波段单元开孔结构中，采用三层基板并且两频段异面馈电，然后加工测试并与仿真结果对比分析。为了减少计算量，按照矩形栅格的形式组成小型阵列，考虑阵中空间狭小的问题，采用串联馈电和并联馈电相结合的形式设计馈电网络，同样制作了实物和测试并与仿真结果进行了对比分析。
　　然后针对天线阵中单元间的互耦和表面波问题，通过对比有效抑制表面波的几种方法，最终选择了电磁带隙结构，对几种电磁带隙结构的仿真模型进行了讨论。随后研究了蘑菇型EBG和UC-EBG结构，使阵元间的互耦明显的降低，并且对这两种机构做了比对。除了互耦，还在4单元天线阵周围加入UC-EBG结构抑制其表面波的绕射，改善了方向图，而后对EBG层数的影响做了简要仿真分析。
　　最后对共形相控阵与平面相控阵天线理论进行了介绍，并建立了圆柱共形天线单元模型，与平面单元的工作性能做了比对，分析不同的圆柱半径对共形天线的影响。针对实际天线阵列庞大的问题，为减少计算量，使用matlab软件对平面阵的波束扫描性能进行了仿真分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 共口径天线研究现状

1．2．2 共形天线研究现状

1．3 本文的主要研究内容

1．4 章节安排

第二章 微带天线的基本理论概念

2．1 微带天线的分析方法

2．1．1 传输线模型理论

2．1．2 空腔模型理论

2．1．3 全波分析理论

2．2 馈电方式

2．2．1 微带馈电

2．2．2 同轴馈电

2．2．3 电磁耦合馈电

2．3 毫米波微带天线设计注意点

2．4 本章小节

第三章 天线单元及其阵列设计

3．1 双频共口径天线单元设计

3．2 双频共口径天线阵列设计

3．2．1 周期性结构仿真

3．2．2 2×4Ka／8×16E阵列设计

3．3 本章小结

第四章 天线单元间互耦及表面波的抑制

4．1 表面波基本理论

4．2 阵列天线的互耦

4．3 互耦的抑制

4．3．1 电磁带隙结构的基本理论

4．3．2 电磁带隙结构仿真模型

4．3．3 蘑菇型EBG设计

4．3．4 UC-EBG设计

4．4 本章小结

第五章 圆柱共形相控阵的实现及分析

5．1 直线相控阵

5．2 平面相控阵

5．3 共形相控阵

5．4 共形天线单元研究分析

5．5 圆柱共形相控阵的实现分析

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

作者简介