机载超宽带天线阵列布局及耦合研究

摘要

随着航空科技的飞速发展，飞机日益增强的功能性令机载天线的特性研究具有非常重要的意义。飞机的材料以及特殊的结构必然会导致天线辐射性能的改变，所以分析机载天线特性时必须将机载平台和机载天线作为整体考虑。本文以科研项目为参考进行选题，完成了机载天线阵列的布局优化和耦合特性分析，主要工作为:1.建立天线阵列和机载平台模型;2.比较机载平台下天线阵列的不同布局形式下的整体辐射性能;3.探究天线阵列工作时机载平台圆孔的耦合特性。主要内容如下:　　首先，采用刀型天线为天线单元，组成十元槽型阵列和叠型阵列，并分析两种阵列的特点。然后为三元槽型天线阵列设计了横截面为椭圆形组合矩形的填充变压器油的天线罩，相较于不加罩的阵列结构，该结构的轴向远场电场峰峰值增加41％，远场辐射波束宽度变窄，且增益提高了4.96dB，功率容量提高24倍。以某无人机为参考，建立机载平台，为了提高计算效率同时建立带反射板的天线阵列并验证了可行性，分析了机载平台对天线阵列辐射性能的改善。　　然后，建立天线阵列及机载平台一体化模型，分别讨论槽型阵列、叠型阵列位于飞机机体的腹部和机翼下方的布局形式。首先利用带反射板的天线阵列模型，以远场电场峰峰值、方向图为考量因素，获得相对较优的阵列布局，然后讨论较优布局形式对应的无机载平台下、带反射板和机载平台下天线阵列的辐射特性，不仅讨论辐射特性的改善也保证了结果的可靠性。以此为基础，考虑到实际应用中天线阵列定向辐射，将天线阵列偏转一定角度，实现了天线阵列辐射方向图的可调性。　　最后，考虑到机载平台下的天线阵列工作时对机体内部电子设备存在潜在干扰，将机体内部剖空，在机头下方打圆孔，建立机载平台下天线阵列耦合模型，测得机载平台下天线阵列工作时，机体内部不同位置处的场分布，并获得耦合系数曲线，分析较优阵列布局形式下的耦合效应。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要工作

第2章 机载天线阵列理论

2．1 天线基本理论

2．1．1 天线的传输线模型

2．1．2 天线的电磁理论基础

2．1．3 天线的性能参数

2．2 时域天线辐射中心

2．3 超宽带天线阵列理论

2．3．1 超宽带天线设计要求

2．3．2 超宽带天线阵列辐射特性

2．4 机载天线设计特点

2．5 本章小结

第3章 机载天线阵列设计

3．1 刀型天线阵列设计

3．1．1 刀型天线单元

3．1．2 刀型天线阵列

3．1．3 天线阵列的天线罩设计

3．2 机载平台及其简化模型设计

3．3 机载平台与天线阵列一体化

3．4 本章小结

第4章 机载平台下天线阵列布局研究

4．1 机载平台下槽型天线阵列布局

4．1．1 位于机翼的天线阵列布局

4．1．2 位于机腹的天线阵列布局

4．2 机载平台下叠型天线阵列布局

4．3 天线阵列的偏转研究

4．3．1 位于机腹的槽型天线阵列的偏转

4．3．2 位于机翼的槽型天线阵列的偏转

4．4 本章小结

第5章 机载平台下圆孔耦合分析

5．1 机载平台下天线阵列耦合模型建立

5．2 机载平台下槽型天线阵列圆孔耦合

5．2．1 位于机翼的十元槽型阵列耦合分析

5．2．2 位于机腹的十元槽型阵列耦合分析

5．3．机载平台下叠型天线阵列圆孔耦合

5．4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及承担的科研项目