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应用于平方公里中频阵的超宽带相控阵的研究

发布时间:2021-09-23 18:18
  平方公里阵列是一种超灵敏的射电望远镜,其建设意义在于进一步了解宇宙中最重要的现象,如宇宙本身的诞生与死亡等。平方公里中频孔径阵列的建造工作,计划于平方公里阵列建设的第2阶段进行部署,其关键性科学目标是对脉冲星和其他无线电瞬态事件进行高速测量以及研究暗能量对宇宙的影响,因此设计低成本、超宽带以及大扫描角的超宽带相控阵以满足高灵敏度射电望远镜的技术要求至关重要。本文结合研究课题的需求,以巡天系统对中频阵列天线提出的指标为设计目标,对超宽带相控阵的设计原理、方法及工程实现进行了学习与研究。主要研究内容及成果如下:1.对超宽带紧耦合八角环阵列天线进行了研究,设计了一种加载电阻膜频率选择表面的超宽带八角环天线单元。其通过在八角环天线阵列与接地板之间加载方环形电阻膜频率选择表面,对由金属地板在对应频点处因反相叠加而产生的驻波峰值有效地抑制,进而拓宽了天线带宽以及降低了天线剖面。仿真结果表明:加载电阻膜频率选择表面后,所设计天线阵元最终在±45°扫描范围内获得了 5:1的阻抗匹配带宽,且天线的剖面降低了约27%,可以很好地应用于平方公里中频孔径阵列。2.对超宽带锥削槽相控阵进行了研究。为了进一步拓宽... 

【文章来源】:合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:77 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

应用于平方公里中频阵的超宽带相控阵的研究


图1.?1?Tile-set架构示意图??Fig1.1?Schematic?diagram?of?Tile-set??

结构示意图,波束合成,波束


?」」??图1.?1?Tile-set架构示意图??Fig?1.1?Schematic?diagram?of?Tile-set??|????I丨:??鑛??!!i!?v??图1.?2?Feed-module结构示意图??Fig?1.2?Schematic?diagram?of?Feed-module??MFAA接收系统采用两级波束合成芯片实现16个独立的同时多波束,再通过??波束切换开关选择其中的若干波束进行数字域的信号处理。图1.3a给出了极化X??方向Beamll的信号流经示意图,接收信号先经4输入4输出的波束合成芯片(beam??former?chip,?BFC)进行一维合成,形成A1,Bl,Cl,D1四个独立波束,再将四??个波束分别送入四个二级波束合成芯片进行二维合成,生成Beamil?Beam44共丨6??个独立波束。为了便于理解,图1.3b给出了单极化波束合成原理图。在Quad-Board??板上,来自四个子阵的相同波束由4:1信号合成器合成。由于每个极化对应合成16??3??

框图,接收系统,信号,框图


?合肥工业大学专业硕士研宄生学位论文???个独立波束,因此每个tile共合成32个独立波束,即是模拟信号处理芯片输出32??个信号,分别对应于极化X?(Px)的16个独立波束和极化Y?(Py)的16个独立波??束。接收系统的反射板采用如图1.1所示的层板结构,以减小整个系统的重量以及??降低系统的成本。所接收来自天空的信号将经过:天线一低噪放一滤波器一两级波??束合成芯片一波束切换开关一4:1信号合成器一可调时延芯片(adjustable?time?delay,??ATD)?—放大器一数字信号处理芯片,如图1.4所示。??

【参考文献】:
期刊论文
[1]平方公里阵天线新技术综述[J]. 伍洋,杜彪,金乘进,彭勃.  电波科学学报. 2016(02)
[2]世界最大综合孔径望远镜SKA低频数字阵列系统研究[J]. 吴曼青,曹锐,陶小辉,靳学明,洪一,秦浩,向海生,陈俐,张锦中,史鸿声,李庄,方佳,周新星,孙金中,刘小明,刘秉策,荣大伟,唐小兰,杨会越,王志勇,彭伟.  中国科学:信息科学. 2015(12)
[3]超宽带全金属Vivaldi天线的设计[J]. 陈金,胡明春,张金平,李小秋.  现代雷达. 2015(12)
[4]持续参与世界最大综合孔径望远镜SKA国际合作[J]. 彭勃,金乘进,杜彪,秦波,郑元鹏,卢雨,梁赞明,徐海光,赵公博,田文武,刘国玺,周建寨,冯贞国,师民祥,张一凡,金超,闫丰,伍洋,刘鸿飞,安涛,顾俊骅,牛传峰,耿京朝,朱岩,朱凯,于京龙,柴晓明,张立民,张翔,李婧楠,李硕,刘丽佳.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2012(12)

博士论文
[1]超宽带天线及其阵列的若干技术研究[D]. 王军会.西安电子科技大学 2015
[2]超宽频带环槽与锥削槽天线研究[D]. 费鹏.西安电子科技大学 2013
[3]超宽频带锥削槽天线及阵列的设计与实现[D]. 王乃彪.西安电子科技大学 2009

硕士论文
[1]超宽带紧耦合相控阵研究[D]. 米大伟.西安电子科技大学 2015



本文编号:3406186

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