8mm波平板裂缝阵天线研究

摘要

随着毫米波平板裂缝阵天线在雷达导引头上的广泛应用和毫米波技术的迅速发展，对于毫米波平板裂缝阵天线的研究已成为天线界内的一个热点研究课题。
　　本论文工作是设计和加工制造一个毫米波平板裂缝阵天线，天线要求较高的副瓣电平和较小尺寸重量要求，具有较高实现难度。本论文基于平板裂缝阵天线的基本原理和基本理论，梳理了平板裂缝阵天线的设计流程，建立了平板裂缝阵天线的物理模型和数学模型，对天线的整体设计、激励缝、波导功分器、耦合阵列、辐射缝、和差器以及和差网络的设计进行了详细的理论推导和仿真验证，通过详细的公差分析识别出关键尺寸提出合理的公差要求，最后，通过对全阵的仿真，验证天线的设计正确性。同时，针对毫米波平板裂缝阵和低频段平板裂缝阵天线难点，设计工作结合大量的工艺摸底试验保证天线的可加工制造。
　　针对毫米波平板裂缝阵天线加工难度大、对设计精度要求高的特点，本文创新点主要体现在四个方面。首先，采用优化总体设计，口径分布采用Taylor(Tschebyscheff error)分布，合理选择需要控制的副瓣个数，既保证照射效率，又保证了设计的电流分布边照平缓。其二，根据天线耦合缝阵列子阵的个数和谐振工作状态来仿真提取缝隙阻抗数据，更准确的设计耦合阵列参数。其三，提出了一种通过耦合缝隙匹配差路的和差器设计，采用通过耦合缝隙匹配差路的和差器设计，差路无需匹配膜片，不仅减小加工难度而且使差壁带宽最大化。其四，采用半高波导，及辐射层、耦合层、馈线层各层间合理布局使整个天馈加上盖板后共5层，总厚度共10mm（约1.2λ），重量0.3Kg，为狭小的弹载装机环境留下了宝贵的重量和体积余量。
　　优化设计了一个8毫米二维单脉冲平板裂缝阵天线并进行了加工，首次加工的天线样机电性能优良，测试结果与理论吻合良好，和路驻波小于2的带宽达2.3GHz，天线的方位副瓣电平达到-23dB，俯仰副瓣电平达到-25dB，性能全面优于指标要求。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究动态

1.3 本文的主要内容和安排

第二章 平板裂缝阵天线原理

2.1波导裂缝简介

2.2 波导裂缝阵列的基本概念

2.3 平板裂缝阵天线原理

2.4 本章小结

第三章 毫米波平板裂缝阵天线设计

3.1 毫米波平板裂缝阵天线设计流程

3.2平板裂缝阵总体设计

3.3激励缝设计

3.4波导功分器设计

3.5耦合缝阵列设计

3.6辐射缝设计

3.7和差器设计

3.8和差网络设计

3.9本章小结

第四章 毫米波平板裂缝阵天线仿真和误差分析

4.1天线仿真和性能估计

4.2公差分析

4.3本章小结

第五章 测试结果

第六章 总结

致谢

参考文献

在学期间研究成果