大型近地八木天线阵

摘要

八木天线作为天线领域的经典天线，具有端射性好，增益高，易于加工等优点，无论在民用，还是在军用方面都具有广泛的应用。而在工程应用中，单一的天线或许不能满足特定的工作环境或者工作任务，需要组成阵列天线来实现窄波束、低副瓣、多波束等特性，以期能够在工作过程中提高性能。本文设计的P波段大型近地八木天线阵由3×16个八木天线构成，应用于单脉冲体制雷达中，具有和差波束，可实现对飞行目标的距离跟踪与角跟踪。由于该天线阵列尺寸较大，工作频率较低，且架设高度有限，需考虑无限大有耗地面对其的影响，本文运用离散复镜像法求解地面影响下的阵列天线辐射特性，最终绘制出应用场景下的天线方向图与雷达威力图。主要内容包括：
　　第一，根据指标要求设计自由空间中的八木天线平面阵。设计了与要求相符的八木天线，运用矩量法，将Pocklington积分方程应用到八木天线各振子电流的求解上。选定单元间距后采用泰勒分布综合法进行阵列综合，求解得到各个阵元的馈电电流分布。再用矩量法对采用泰勒分布加权的八木天线阵列进行计算，分析其辐射特性，绘出在自由空间中的方位面和、差波束方向图以及俯仰面方向图。
　　第二，当八木天线阵列距离地面架设高度有限时，考虑无限大有耗地面对八木天线阵列辐射特性的影响。已知无限大半空间中的电偶极子的辐射场中包含了Sommerfeld积分，而如何快速、准确地求解该积分一直都是一个难题。本文采用离散复镜像法和Prony函数逼近法对Sommerfeld积分进行求解，并运用到对近地架设的八木天线阵列辐射特性的分析中，计算其辐射特性，绘制出方向图。
　　第三，近地架设时，天线阵列的俯仰面主瓣会产生严重的畸变以至分裂。为保证雷达工作任务的完成，需根据不同仰角对天线阵列进行分析，绘制不同仰角下的辐射方向图和雷达威力图。
　　最后，对实物进行测试，将实际测试中的结果与矩量法分析计算的结果进行对比，确定本课题研究方法的正确性。实测数据与对应的计算结果吻合良好，最终结果表明，本文分析设计的八木天线阵列满足实际工作要求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3主要任务

1.4主要工作与章节安排

第二章 基本原理概述

2.1八木天线基本原理

2.2矩量法

2.3 Sommerfeld恒等式及Sommerfeld积分

2.4本章小结

第三章 自由空间中的八木天线阵

3.1引言

3.2自由空间中的八木天线设计与分析

3.3方向图函数及方向性系数的求解

3.4单元八木天线设计

3.5自由空间中的八木天线阵列

3.6本章小结

第四章 近地有一定仰角的八木天线平面阵

4.1引言

4.2近地水平振子天线

4.3近地八木天线阵列的分析计算

4.4雷达威力图

4.5本章小结

第五章 实测与计算结果对比

5.1实物加工

5.2方向图实测

5.3结果分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果