低剖面平面模块化超宽带阵列天线的研究

摘要

雷达作为现代化军事系统的重要组成部分，在军事对抗中占有极其重要的地位。天线是雷达系统的重要组成部分，考虑到实际应用的需求，具有低剖面、超宽带、低成本等特点的天线，将是非常重要的发展方向，而传统的宽带天线阵列并不能很好的满足这些要求，例如传统的Vivaldi天线阵列的剖面较高，制作较为复杂，而传统的贴片天线阵列的带宽无法满足超宽带天线的要求。鉴于以上需求，本文对紧密耦合型超宽带阵列展开了相关研究工作，主要研究内容可以分为以下几个部分:
　　首先，举例介绍了传统超宽带阵列的基本原理，深入分析了紧密耦合型阵列的超宽带原理和进一步拓宽带宽的方法。
　　其次，利用紧密耦合型原理对单极化紧密耦合型阵列模型进行了仿真，设计了一种新型的馈电匹配结构，适用于紧密耦合型阵列，保证了阵列的低剖面、超宽带和低成本等特点。
　　再次，对双极化紧密耦合型阵列进行了分析和设计，深入讨论了馈电平衡性问题，提出了共模谐振问题的解决方案，优化改进了仿真模型。根据首轮实验样品的仿真和测试结果，对有限大规模阵列进行了研究，分析了有限大紧密耦合型阵列辐射方向图的波动问题，提出了解决方案，给实际加工测试打下基础。
　　最后，加工实测了8×8规模和8×16规模双极化紧密耦合型阵列，并对结果进行了讨论分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究意义

1．2 超宽带阵列天线的发展与研究

1．2．1 传统开槽缝隙型超宽带阵列

1．2．2 传统平面贴片型宽带阵列

1．2．3 紧密耦合型超宽带阵列

1．3 论文创新点与结构安排

1．3．1 本文创新点

1．3．2 文章结构安排

第二章 宽频带天线原理

2．1 传统宽频带天线原理

2．1．1 双锥天线

2．1．2 螺蜷天线

2．1．3 对数周期天线

2．2 紧密耦合型超宽带阵列原理

2．2．1 不加金属地

2．2．2 引入金属地提高带宽

2．2．3 上层介质加载

2．3 本章小结

第三章 基于紧密耦合原理的单极化阵列设计

3．1 阵列单元设计

3．1．1 单元间耦合方式选择

3．1．2 单元馈电的设计

3．2 单极化无穷大阵列仿真

3．2．1 HFSS主从边界原理

3．2．2 单元仿真模型建立

3．2．3 单极化无穷大阵列仿真

3．3 单极化阵列馈电网络的仿真设计

3．3．1 一分二功分器的仿真模型设计

3．3．2 2×4规模功分网络设计和仿真

3．4 本章小结

第四章 基于紧密耦合原理的平面超宽带双极化阵列设计

4．1 紧密耦合型双极化无穷大阵列的初步设计

4．1．1 单元结构的设计

4．1．2 双极化无穷大阵列仿真

4．2 共模谐振问题分析和解决

4．2．1 共模电流的产生及其在单个天线中的影响

4．2．2 共模电流在紧密耦合阵列中的影响

4．2．3 共模电流的抑制方案

4．3 改进型紧密耦合双极化无穷大阵列

4．3．1 改进后的无穷大阵列仿真分析

4．3．2 主要参数的仿真分析

4．3．3 阵列扫描性能分析

4．4 有限大紧密耦合双极化阵列的设计与分析

4．4．1 有限大阵列模型的优化

4．4．2 8×8规模紧密耦合型双极化阵列仿真

4．4．3 有限大紧密耦合型双极化阵列的辐射性能分析

4．5 本章小结

第五章 阵列的加工与测试

5．1 天线的测试环境与方法

5．2 8×8规模紧密耦合型双极化阵列的组装与测试

5．2．1 阵列的组装

5．2．2 阵列的测试

5．3 8×16规模紧密耦合型双极化阵列测试和阵列模块化验证

5．3．1 阵列的扩展

5．3．2 阵列的测试与分析

5．4 本章小结

致谢

硕士期间发表论文

参考文献