某型雷达模拟训练器的双频微带天线设计研究

摘要

某型军用雷达需要进行大量的训练才能保证其作战能力的提高，而在缺少空中飞机目标的情况下，采用雷达模拟训练器提供目标训练是最好的方式，要将雷达模拟器产生的模拟目标信号采用无线的方式送入雷达，就必须要有天线，因此天线就成为其关键部件。因此，本文研究设计了应用于某雷达模拟训练器的双频微带天线，以满足雷达模拟训练器发射两种不同频率的模拟信号需要。本文的主要工作如下：
　　1、设计了层叠结构单频微带天线；采用多层结构缝隙耦合馈电、在非辐射边附加寄生贴片、切角微扰和引入金属探针的技术拓宽了带宽，通过在天线背面加入盒状反射板改善了增益。在单元的基础上，通过采用反相并联馈电网络，仿真设计出了十六单元宽带高增益微带阵列天线。实物测试结果表明，天线阵在11.21GHz～14.40GHz频率范围内S11??10dB，相对带宽为24.91％，指标要求中心频率12.4GHz处的增益为19.31dBi。层叠结构单频微带天线的设计成功，为后续设计工作奠定了基础。
　　2、在层叠结构单频微带天线阵设计的基础上，对层叠结构双频微带天线阵进行了设计研究。使用高频波段圆环形缝隙阵列组合低频波段多层贴片缝隙耦合阵列的结构设计出了中心频率为高频10.7GHz和低频6.8GHz的双频双线极化微带天线。在双频单元的基础上，结合同相和反相并联馈电网络，仿真优化设计出了层叠结构双频双极化微带天线阵。实物测试结果表明，天线阵的低频段端口处满足S22??10dB时对应的频率范围为6.22GHz～7.42GHz，相对带宽为17.60%，6.8GHz处增益为11.82dBi；高频段端口处满足S11??10dB时对应的频率范围为10.26GHz～11.22GHz，相对带宽为8.9%，10.7GHz处增益为12.49dBi。
　　3、为了进一步提高双频微带天线的带宽，设计出了基于陷波理论的双频微带天线。采用将U形槽和开路调谐枝节陷波结构组合应用到超宽带微带天线中的技术手段设计出了工作于高频10.7GHz和低频6.8GHz的双频微带天线。对超宽带天线、低频波段单陷波过渡天线1、高频波段单陷波过渡天线2、双频微带天线和加入反射板后的双频微带天线五款天线分别进行了仿真优化和加工测试。测试结果表明，最终加金属反射板的双频微带天线阻抗带宽为5.25GHz～7.2GHz和8.27GHz～12.06GHz，相对带宽为31.33%和37.28%，6.8GHz处增益为7.08dBi，10.7GHz处增益为6.79dBi；达到了雷达模拟训练器的使用要求。
　　最后对全文工作加以总结，并提出需进一步完善的后续工作。

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第一章 绪 论

§1.1研究背景及意义

§1.2 双频微带天线研究概况

§1.3本文的主要工作和内容安排

第二章 微带天线基本理论及技术研究

§2.1微带天线的基本理论

§2.2相关微带天线的分析

§2.3微带天线的主要技术

§2.4本章小结

第三章 层叠结构单频宽带高增益微带天线的设计与制作

§3.1设计目标

§3.2层叠结构微带天线单元的设计

§3.3层叠结构微带天线馈电网络的设计

§3.4层叠结构微带阵列天线的设计与制作

§3.5本章小结

第四章 层叠结构双频微带天线的设计与制作

§4.1设计目标

§4.2层叠结构双频微带天线的设计思考

§4.3层叠结构双频微带天线单元的设计与优化

§4.4馈电网络的设计

§4.5双频微带阵列天线的设计与制作

§4.6本章小结

第五章 基于陷波理论的双频微带天线的设计与制作

§5.1陷波双频天线的基础天线设计与制作

§5.2低频波段单陷波过渡天线1的设计与制作

§5.3高频波段单陷波过渡天线2的设计与制作

§5.4基于陷波理论的双频微带天线设计与制作

§5.5本章小结

第六章 结束语

§6.1本文总结

§6.2今后工作展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果