双频双极化和单脉冲径向线缝隙天线的研究

摘要

随着近年来卫星、雷达等无线系统的不断发展，对天线设计提出了越来越高的要求。在现代无线系统的天线设计中，不仅要保证天线的性能，还要拓展天线的功能性，如果天线在保证增益效率等性能指标的情况下具有双频双极化、单脉冲等功能，将会大大拓展天线的使用范围，满足各类系统的要求。 径向线缝隙天线（Radial Line Slot Antenna，RLSA）是一种平板缝隙阵列天线，自上世纪80年代首次被用作Ku波段的卫星天线以来，因为其高增益、低损耗、低剖面、结构简单等优点在接下来的二十多年中被广泛应用于各类无线系统中。目前对RLSA的研究大部分都集中于对其性能的提升，但是现代无线系统对天线的需求并不仅仅局限于此，在传统径向线缝隙天线的基础上对天线结构进行修改使其具有双频双极化、单脉冲等功能对于拓展RLSA的应用范围有深远的意义。 本文基于上述介绍，以拓展RLSA的应用范围为目标，在基于传统RLSA基本原理和缝隙设计方法的基础上，对双频双极化RLSA、单脉冲RLSA、球面共形RLSA和模块化分布式RLSA进行分析与设计。本文的主要内容为： 首先，对RLSA的研究背景和国内外发展进程进行了介绍，为后面拓展RLSA的使用范围打下良好的基础。 然后在环状排布的径向线缝隙天线（Concentric Array-Radial Line Slot Antenna，CA-RLSA）理论的基础上，结合连续旋转技术，设计了一款效率较高的共口径面的双频双圆极化RLSA。随后将其应用到球面口径上，设计了一款球面口径双频双圆极化RLSA。最后对球面口径双频双圆极化RLSA的复合应用进行了验证，仿真结果显示双频双圆极化RLSA具有复合应用的可行性。 接着在传统线极化RLSA理论的基础上结合幅度单脉冲体制设计了一款线极化单脉冲RLSA。仿真结果表明该天线在具备单脉冲功能的同时，驻波特性较传统线极化RLSA得到了显著的改善。将共口径面的双频双圆极化RLSA与幅度单脉冲体制相结合设计了一款双频双圆极化RLSA并加工测试。 最后，对RLSA的使用限制进行分析，提出通过设计模块化分布式的RLSA解决问题。设计了长宽比为1:1的RLSA模块单元并通过模块化组阵的方式设计了长宽比为2:1和4:1的矩形口径RLSA。仿真结果显示两个矩形口径下的RLSA均具有良好的辐射性能。

目录

声明

第一章 绪论

1.1选题背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要工作和内容安排

第二章 双频双圆极化RLSA的研究与设计

2.1 高效双频双圆极化RLSA的研究与设计

2.1.1 双圆极化RLSA的研究

2.1.2 双频双圆极化RLSA的设计

2.1.3 馈电网络的设计

2.2 球面双频双圆极化RLSA的复合应用

2.2.1 球面共形双频双极化RLSA的设计

2.2.2 球面双频双极化RLSA的复合应用

2.3 本章小结

第三章 单脉冲RLSA的设计

3.1 单脉冲天线的原理

3.2 线极化单脉冲RLSA的设计

3.2.1 天线设计

3.2.2 仿真结果

3.3 双频双圆极化单脉冲RLSA的设计

3.3.1 天线设计

3.3.2 仿真结果

3.3.3 测试结果

3.4 本章小结

第四章 基于RLSA的模块化阵列设计

4.1 特定环境下RLSA的研究

4.2 模块单元RLSA的设计

4.3 多模块RLSA阵列的设计

4.4 本章小结

第五章 结束语

5.1 全文总结

5.2 下一步研究工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果