双圆极化SIW缝隙天线阵在LSST探测雷达上的应用

摘要

众所周知，出现在超低空区域的低慢小目标(Low Slow Small Target,LSST)飞行物，由于其体积小，操控简易，且飞行高度超低，地物遮挡物众多。导致空军和常规雷达设备常常无法覆盖，成为侦测和防控的难点。因此，高效率、高增益、圆极化的天线性能便成为低慢小飞行目标探测雷达的追求和发展方向。基片集成波导（SIW）缝隙天线具有高增益、高效率等优点，并且剖面低、加工成本低。所以本文基于SIW结构设计研究了一种双圆极化的SIW缝隙天线阵列。研究的内容主要主要分为以下几点：　　综述了圆极化缝隙天线和SIW结构的研究现状，接着介绍了波导缝隙天线的工作原理和天线的基本参数，并对直线阵和平面阵列天线设计的原理和思路分别进行了详细的描述以及对比。　　设计了一种工作于35GHz频率附近的SIW双圆极化缝隙天线阵列。阵列单元来自于在SIW上表面金属层刻蚀的纵向斜缝，并将一对斜缝控制互成一定角度，构成圆极化辐射单元。利用泰勒分布式的阵列方向图综合法，设计了1×16的直线阵，调转得到的直线阵缝隙对开口方向得到2×16，以此类推，依次轮流调转开口方向并将线阵拓展至16×16单元的双圆极化平面阵列。得到的平面阵列增益为26.1dB，阻抗带宽为6%，轴比带宽为4.57%，交叉极化隔离度为28.1dB。　　依据设计好的16×16平面阵列，提出了一种方便高效的基于SIW结构一分十六的馈电网络以实现天线阵的有效工作。该馈电网络基于SIW结构设计，采用级联方式将Y型、T型和L型完美的结合在一起，带内工作带宽高达到6.57%，实现了大带宽内较高的传输效率。　　本文设计的此种天线用新颖的SIW结构替代了传统波导结构改进成为SIW圆极化缝隙天线阵列，并采用依次轮流调转缝隙对开口方向的方式，实现双圆极化辐射。使得新的天线结构不仅具有普通波导缝隙天线增益高、效率高的优点，且容易实现圆极化设计，便于扩展得到高增益大阵列。天线整体结构紧凑、剖面低、可以利用PCB工艺制作，具有很好的应用前景。

目录

声明

1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 圆极化SIW天线的研究现状

1.3论文的内容与结构安排

2 基片集成波导缝隙天线阵设计基础

2.1引言

2.2天线的基本理论

2.2.1方向性系数和增益

2.2.2天线的带宽

2.2.3天线的极化特性

2.3基片集成波导理论

2.3.1基片集成波导的设计基础

2.3.2基片集成波导的等效分析

2.3.3基片集成波导的传输特性

2.4 矩形波导缝隙天线设计原理

2.4.1矩形波导缝隙的辐射原理

2.4.2矩形波导缝隙的等效电路分析

2.5阵列天线中的方向图综合法

2.6 本章小结

3基于SIW结构的馈电功分网络的设计

3.1 前言

3.2 T型基片集成波导功分器

3.3 L型基片集成波导直角变换器

3.4 Y型基片集成波导功率分配器

3.5 一分十六路的基片集成波导功率分配器设计

3.6 本章小结

4 双圆极化SIW缝隙阵列天线设计

4.1 阵列天线单元设计

4.2 1×16直线阵的设计仿真

4.2.1 泰勒分布方向图应用

4.2.2 缝隙对参数提取

4.2.3 直线阵列的成型

4.3 双圆极化16×16平面阵的设计仿真

4.4 本章小结

5 总结与展望

参考文献

致谢

在读研期间公开发表论文（著）及科研情况