多波束阵列天线及赋形反射面天线设计

摘要

由于具有高增益和方向图可赋形等优点,阵列天线和反射面天线在通讯、雷达、导航等领域都获得了广泛的应用。借助优化算法,使这两类天线的设计满足越来越复杂的系统需要,是天线设计者的重要研究方向。
　　论文采用差分进化算法对具有多波束切换功能的螺旋阵列天线和赋形反射面天线进行优化设计,主要工作包括以下两个方面:
　　首先,设计了一款应用于高频通信电台的多波束切换阵列天线。使用30个轴向模螺旋天线组阵,采用上下两层结构共形于圆锥台侧面,每层15个单元均匀排列。选取上下两层相邻5个单元组成子阵,利用差分进化算法得到单元激励的幅度和相位,产生高仰角和低仰角两种波束,最终实现在俯仰面-10°到+50°范围内,高低两种波束切换扫描,方位面全向范围内30组波束切换扫描。
　　其次,设计了一款用于低空监测的单偏置赋形反射面天线。将反射面表面使用一组完备正交函数集(雅克比-傅里叶函数)表示,远区辐射场采用物理光学法计算,利用差分进化算法优化反射面的表达式系数,进而完成反射面方向图赋形。反射面天线采用模具法进行实物加工,测试结果表明最大辐射方向为水平仰角2°,在2°至20°仰角范围内满足余割分布,仰角-1°方向上比最大增益值减少小于3dB,符合设计要求。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容及工作安排

第二章 基本理论阐述

2.1天线的基本参数

2.2 阵列天线概述

2.3 反射面天线的基本描述

2.4 差分进化算法

2.5 本章小结

第三章 多波束阵列天线设计

3.1 螺旋天线简介

3.2 多波束阵列天线的仿真设计

3.3 天线波束赋形

3.4 本章小结

第四章 赋形反射面天线设计

4.1引言

4.2单偏置抛物面天线的结构及坐标转换关系

4.3 反射面表达式及馈源方向图

4.4 椭圆口径偏置反射面优化赋形设计

4.5 天线实物加工测试

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

作者攻读硕士学位期间研究成果