小型化无线电引信天线设计

发布时间：2020-06-04 16:34

【摘要】：天线作为无线电引信装置的重要组成部分,工作性能的好坏至关重要。当弹体前端空间被导引头占据时,近炸引信天线无法置于弹体前端,只能安装于导引头后端与弹体共形,天线波束从弹体侧面前向辐射。为了实现天线的小型化,提高天线增益和带宽,实现天线方向图主波束偏转以及波束宽度控制,本文在微带阵列天线表面蚀刻人工电磁结构,对小型化无线电引信的圆柱体共形天线进行设计,发表相关论文三篇,申请发明专利一项,主要内容如下:采用在微带天线上加载人工电磁结构的方法对天线进行小型化设计,设计了工作在35GHz和5.8GHz的小型化矩形微带天线。并改变天线的接地板结构来降低天线的Q值展宽带宽,设计结果表明天线带宽达到21.6%,天线尺寸减小了 53.4%。采用微带线损耗代替匹配吸收负载的方法进行准行波阵的设计,通过控制微带串馈阵天线阵元间距和加载人工电磁结构的方法,实现对阵列天线方向图主波束偏转的控制,并改变线阵阵元数来调控E面主瓣宽度,分析设计了小型化宽带的1×8微带串馈阵天线。对平面阵主瓣宽度进行分析,基于1×8子阵数目对阵列H面波束宽度的影响,设计了工作频率在5.8GHz的小型化宽带2×8微带平面阵天线,带宽达到了 23.7%,天线主瓣偏离端射方向290,E面主瓣宽度为21.80,H面主瓣宽度为49.70,增益大小为11.46dB,满足项目指标要求。根据圆柱共形天线的设计原理进行小型化宽带的共形天线阵设计,设计了线极化的矩形贴片定向共形天线阵,该设计能够实现天线的波束偏转;依据功分器原理设计了一分二等分的微带功分馈电网络,对2×8的微带共形阵列天线馈电。测试天线实物的性能,实测共形天线阵尺寸减小了 51.8%,带宽达到了 34.8%,天线主波束与载体轴线夹角为29.30,E面主瓣宽度190,H面主瓣宽度50.9°,天线增益7.6dB。
【图文】：

尽量降低其他性能变差的可能。由上面的研究讨论如何利用现有的技术实现微带天线的逡逑小型化是一个非常值得研究的课题。逡逑１．３人工电磁结构研宄内容及意义逡逑近年来，微波领域的学者们对新型人工电磁结构材料的研究很关注，这是一种具有逡逑奇异电磁特性的人工复合结构。１９６７年，前苏联的物理学家Ｖｅｓｅｌａｇｏ通过数学推导的逡逑方式，首次提出了介质的磁导率／／和介电常数ｓ都小于零时，具有自然界的材料不具有逡逑的特殊性质［１５１。但是由于当时自然界找不到满足／／和ｓ同时为负的材料，所以Ｖｅｓｅｌａｇｏ逡逑提出的这一理论并没有引起多大的关注。１９９６－１９９８年间，英国Ｊ．Ｂ．Ｐｅｎｄｒｙ等人提出周逡逑期性排列金属棒和圆环（如图１．１和图１．２），，实现了等效负介电常数ｓ和等效负磁导率逡逑／ｙ的形成［１６］。Ｄ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈ等人在此基础上把金属棒和金属谐振环以一定的排列规律进行逡逑组合，结果显示该结构在Ｃ波段内ｓ和／／均是负的，成功构成折射率为负的人工电磁结逡逑构［１７］，结构图如图１．３所示。之后又设计Ｘ频段的左手材料，验证了负折射率材料的逡逑逆斯涅尔折射现象［１８］，引起了人们对人工电磁结构材料的关注与研究。常见的人工电磁逡逑结构有电磁带隙［１９，２（）］邋（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｂａｎｄ－ｇａｐ，邋ＥＢＧ）结构、相移表面［２１，２２］邋（Ｐｈａｓｅ邋ｓＷｆｔｉｎｇ逡逑ｓｕｒｆａｃｅ，ＰＳＳ）结构和频率选择表面［２３，２４］邋（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ邋ｓｕｒｆａｃｅ，ＦＳＳ）等。逡逑

尽量降低其他性能变差的可能。由上面的研究讨论如何利用现有的技术实现微带天线的逡逑小型化是一个非常值得研究的课题。逡逑１．３人工电磁结构研宄内容及意义逡逑近年来，微波领域的学者们对新型人工电磁结构材料的研究很关注，这是一种具有逡逑奇异电磁特性的人工复合结构。１９６７年，前苏联的物理学家Ｖｅｓｅｌａｇｏ通过数学推导的逡逑方式，首次提出了介质的磁导率／／和介电常数ｓ都小于零时，具有自然界的材料不具有逡逑的特殊性质［１５１。但是由于当时自然界找不到满足／／和ｓ同时为负的材料，所以Ｖｅｓｅｌａｇｏ逡逑提出的这一理论并没有引起多大的关注。１９９６－１９９８年间，英国Ｊ．Ｂ．Ｐｅｎｄｒｙ等人提出周逡逑期性排列金属棒和圆环（如图１．１和图１．２），实现了等效负介电常数ｓ和等效负磁导率逡逑／ｙ的形成［１６］。Ｄ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈ等人在此基础上把金属棒和金属谐振环以一定的排列规律进行逡逑组合，结果显示该结构在Ｃ波段内ｓ和／／均是负的，成功构成折射率为负的人工电磁结逡逑构［１７］，结构图如图１．３所示。之后又设计Ｘ频段的左手材料，验证了负折射率材料的逡逑逆斯涅尔折射现象［１８］，引起了人们对人工电磁结构材料的关注与研究。常见的人工电磁逡逑结构有电磁带隙［１９，２（）］邋（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｂａｎｄ－ｇａｐ，邋ＥＢＧ）结构、相移表面［２１，２２］邋（Ｐｈａｓｅ邋ｓＷｆｔｉｎｇ逡逑ｓｕｒｆａｃｅ，ＰＳＳ）结构和频率选择表面［２３，２４］邋（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ邋ｓｕｒｆａｃｅ，ＦＳＳ）等。逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ430.2

【参考文献】

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4 刘丹;MIMO雷达共形天线设计[D];南京理工大学;2012年

5 吕芳;微带全向共形天线设计[D];南京理工大学;2012年

6 江瑛;应用于卫星导航定位系统的微带阵列天线设计[D];电子科技大学;2010年

7 高翔;宽频带共形天线的研究[D];北京交通大学;2009年

8 杨涛;无线电引信全向天线的研究与设计[D];南京理工大学;2008年

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本文编号：2696662