飞行器载体共形天线设计与仿真研究

发布时间：2017-10-07 16:38

  本文关键词：飞行器载体共形天线设计与仿真研究

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【摘要】：随着信息化作战技术的不断升级,为了提高战斗能力、生存能力,飞行器上的各电子部件越来越朝着体积小、质量轻、性能高等方向发展。弯曲附着在飞行器载体表面的共形天线,不仅节省了安装空间,还符合飞行器的空气动力学特性,减小了空气阻力。本文以飞行器为载体设计了共形微带天线阵列及共形超宽带折叠缝隙对数周期天线。主要研究内容如下:首先,设计了传统寄生贴片加载的微带天线单元,并将其组成2?2微带天线阵列,仿真结果表明天线增益达到7.56d B。为提高天线增益,在寄生贴片加载的微带天线单元中加载电磁带隙结构(EBG),因EBG结构具有带阻特性,能够抑制某些频带内的电磁波传播,进而提高特定频带内的天线增益。将其组成2?2微带天线阵列,仿真结果表明该天线阵列比传统寄生贴片加载的微带天线阵列增益提高了2d B。最后设计了基于EBG的寄生贴片加载的共形微带天线阵列,仿真结果表明该共形天线阵列满足天线设计要求。其次,根据对数周期偶极子天线(LPDA)的基本原理,设计了共面波导馈电的折叠缝隙对数周期天线(LPFSA)。通过改进共面波导馈电方式解决了LPFSA天线阻抗不匹配问题。通过在LPFSA的折叠缝隙单元中加载相位槽,进一步改善了天线低频端的驻波特性。对相位槽加载的LPFSA进行加工测试,测试结果表明在1:9倍频程的阻抗带宽内(即,2GHz~18GHz),驻波比小于3.5,与仿真结果吻合良好。最后设计了基于相位槽加载的共形LPFSA,仿真结果表明共形LPFSA与平面LPFSA的性能基本相同。最后,设计了基于分形技术的小型化LPFSA,分形结构可以增加该天线低频端的有效电长度,从而天线尺寸缩小了33.3%。通过对分形LPFSA进行加工测试,测试结果表明在2GHz~18GHz阻抗带宽内,驻波比小于3.5。在分形LPFSA的基础上采用电阻加载技术,进一步改善了天线低频端的驻波特性,实现了驻波比小于3.5时,1:22.5倍频程的阻抗带宽。最后设计了基于电阻加载的小型化共形LPFSA,仿真结果表明共形小型化LPFSA与平面小型化LPFSA相比低频端驻波比轻微恶化,但依然满足整个频带内驻波比小于3.5。
【关键词】：共形天线 EBG结构 LPFSA 分形技术 电阻加载技术
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V243.4;TJ760.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 共形微带天线阵列研究现状10-11
• 1.2.2 共形LPFSA研究现状11-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章 基于EBG的共形微带天线阵列设计15-32
• 2.1 理论概述15-20
• 2.1.1 微带天线理论15-18
• 2.1.2 EBG综述18-20
• 2.2 寄生贴片加载的微带天线阵列设计20-25
• 2.2.1 微带天线单元设计20-22
• 2.2.2 寄生贴片加载的微带天线阵列设计22-25
• 2.3 基于EBG的共形微带天线阵列设计25-31
• 2.3.1 基于EBG的微带天线单元设计25-28
• 2.3.2 基于EBG的微带天线阵列设计28-29
• 2.3.3 基于EBG的共形微带天线阵列设计29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 共形LPFSA设计32-52
• 3.1 LPFSA及其馈电的基本原理32-39
• 3.1.1 共面波导馈电基本原理32-33
• 3.1.2 理想缝隙天线基本原理33-34
• 3.1.3 LPDA基本原理34-38
• 3.1.4 LPFSA基本原理38-39
• 3.2 LPFSA设计39-48
• 3.2.1 共面波导馈电的LPFSA设计39-42
• 3.2.2 共面波导改进的LPFSA设计42-44
• 3.2.3 相位槽加载的LPFSA设计44-46
• 3.2.4 相位槽加载的LPFSA测试与分析46-48
• 3.3 相位槽加载的共形LPFSA仿真与分析48-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第4章 共形LPFSA小型化设计52-65
• 4.1 天线小型化技术52-56
• 4.1.1 分形技术52-55
• 4.1.2 电阻加载技术55-56
• 4.2 分形LPFSA设计56-59
• 4.2.1 分形LPFSA设计与仿真分析56-57
• 4.2.2 分形LPFSA测试与分析57-59
• 4.3 基于电阻加载的分形LPFSA设计59-62
• 4.3.1 小型化LPFSA设计与仿真分析59-61
• 4.3.2 小型化LPFSA测试与分析61-62
• 4.4 基于电阻加载的小型化共形LPFSA设计62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果72-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李晓刚;曹祥玉;刘涛;;EBG结构在曲面共形天线中的应用[J];通信技术;2009年01期

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本文编号：988940