C波段一维有源相控阵天线设计

摘要

本文主要根据有源相控阵的基本原理，对平面阵结构进行理论分析和设计，最终完成线阵的总体仿真设计及测试，测试结果满足技术指标要求。对于低副瓣天线的研制具有一定的指导意义。 首先，论文介绍了有源相控阵天线的基本原理，其中包括一维有源相控阵技术及相扫原理，可实现低副瓣天线的三种方法。 其次，对考虑反射板的矩形网格矩形边界的平面阵进行分析，得到了阵列的远区辐射场表示，并给出了数值计算方向性系数的方法。根据技术指标要求，确定平面阵口径分布，行馈采用泰勒分布，列馈发射时采用均匀分布，接收时采用泰勒分布，运用经典理论综合出平面阵的单元数、单元间距、口径幅度和相位分布。根据方位和俯仰副瓣电平的要求，在行和列单元数、单元间距不变的情况下，对幅度和相位分布进行误差分析，以便指导行馈功分器网络的设计，并给出控制列馈分布的T/R组件的幅度和相位的设置精度。 然后，在综合考虑天线辐射单元的特性和便于与功分馈电网络一体化设计的要求下，从几种不同的振子单元形式中选取了合适的振子形式。功分馈电网络采用带状线结构，由Wilkinson功分器级联而成。使用HFSS软件对单元振子和功分馈电网络分别进行仿真，然后连接起来并进行一体化线阵总体仿真优化，在获得较满意的仿真结果的情况下，导出Autocad图纸进行加工。 最后，经过测试和调试，线阵两输入口驻波系数均在1.4以下，方位面副瓣电平≤-30dB，增益17dB，满足指标要求。同时，对线阵、平面阵分别进行互耦分析并进行互耦补偿，为下一步组阵做好充分的准备。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外发展概况

1.3论文的研究内容

1.4论文的特色

1.5论文的组织结构

第二章有源相控阵天线的基本原理

2.1一维有源相控阵天线技术综述

2.2一维相控阵扫描原理

2.3低副瓣性能

2.3.1幅度加权方法

2.3.2密度加权方法

2.3.3相位加权方法

第三章平面阵的理论分析

3.1平面阵结构

3.2平面阵列辐射场

3.2.1平面阵的总辐射场

3.2.2 E面方向图函数

3.2.3 H面方向图函数

3.3平面阵的方向性系数计算

3.4平面阵列口径分布

3.4.1线阵泰勒口径分布综合

3.4.2单元数及单元间距的确定

3.4.3行馈分布

3.4.4列馈分布

3.5误差分析

3.5.1行馈分布误差对方位面方向图的影响

3.5.2列馈分布误差对俯仰面方向图的影响

笫四章线阵的设计与仿真

4.1单元天线设计

4.2功分馈电网络设计

4.2.1带状线结构

4.2.2功分器设计

4.3线阵设计

4.4线阵仿真

4.4.1单元天线仿真

4.4.2功分馈电网络仿真

4.4.3阵列天线与功分馈电网络整体仿真

4.4.4一分二等功分器仿真

第五章测试

5.1测试方法

5.1.1功分器各输入、输出端口驻波测量

5.1.2功分器各输出端口的S12参数和相位测量

5.1.3功分器插入损耗的计算

5.1.4天线驻波系数测试方法

5.1.5天线方位面方向图测试方法

5.1.6天线增益测试方法

5.2测试结果

5.2.1一分二等功分器输入、输出口驻波测量结果

5.2.2一分二等功分器各输出端口的S12参数和相位测量结果

5.2.3一分二等功分器插入损耗的计算

5.2.4一分十功分器输入口驻波测量结果

5.2.5一分十功分器各输出端口的S12参数和相位测量结果

5.2.6一分十功分器插入损耗的计算

5.2.7天线的输入口驻波测试结果

5.2.8天线方位面的方向图

5.2.9天线增益测试结果

第六章互耦

6.1互耦分析

6.1.1线阵互耦分析

6.1.2平面阵互耦分析

6.2互耦补偿

6.2.1线阵互耦补偿

6.2.2平面阵互耦补偿

第七章结论

7.1论文工作总结

7.2进一步工作与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所发表文章