电调复合传输线及在阵列天线中的应用研究

摘要

相控阵天线由于可以通过移相器灵活的控制波束的指向，近些年来在军事及民用方面得到广泛的应用。相比传统的通过机械方式控制波束扫描，相控阵中采用电控制波束的扫描具有控制更灵活、速度更快、无惯性等优势。移相器作为相控阵的核心部件在其实现形式上主要有数字移相和模拟移相两种。模拟移相器可以实现相位的连续可调，但是其工作带宽相对较窄。左右手复合传输线的提出为模拟移相器的带宽拓宽提供了新思路。左右手复合传输线具有性能新颖、结构简单、参数易于调节、与平面电路制造工艺兼容、尺寸小等优良性能，近些年来已广泛应用于微波器件设计中。
　　本文重点关注左右手复合传输线的移相特性及其应用，分析了左右手复合传输线的频率相位响应特性,设计出新型宽带电调移相器并应用于线性微带相控阵天线中。首先介绍了近些年来左右手复合传输线的国内外研究动态，然后分析了复合传输线中电磁波的传输特性及线性相控阵天线的工作原理。之后本文提出一种新型的电调式复合传输线单元结构，并利用其频率相位响应特性设计出宽带电调移相器。在此基础上提出新型谐振式电调复合传输线单元，并设计出低插损、高选择性电调滤波器。在上述电调移相器的基础上，设计出用于阵列天线的调相馈电网络，主要包括功分器设计、移相器设计及馈电网络的集成设计。之后，在上述馈电网络的基础上，设计微带天线单元，进而设计出4×1、4×3微带相控阵天线。通过电压改变移相器的相位，实现天线主瓣连续电扫描。上述设计均制作实物进行实验验证，实验结果和仿真结果吻合度较好，达到预期的效果。
　　本文还对本课题中使用的变容二极管的非线性效应进行讨论并指出变容二极管中的寄生参数对测试结果的影响。最后对全文进行总结并提出展望。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究动态

1.3 论文内容

第二章 复合传输线及天线阵列理论

2.1 复合传输线理论

2.2 线性相控阵天线理论

2.3 本章小结

第三章 复合传输线移相特性及频率选择特性

3.1 基于复合传输线的电调移相器设计

3.2基于复合传输线的电调滤波器设计

3.3本章小结

第四章 基于复合传输线的天线阵列设计

4.1 微带贴片天线设计

4.2 功分器设计

4.3 基于复合传输线的移相器设计

4.4 馈电网络设计

4.5 微带相控阵天线设计

4.6 本章小结

第五章 结论

5.1 论文总结

5.2 存在问题及展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果