机载合成孔径雷达叠层宽带微带天线的研究
[Abstract]:Synthetic Aperture Radar (SAR) is a high resolution active imaging radar. In addition to the high resolution, SAR also has the characteristics of long detection range, limited by illumination and meteorological environment, and can penetrate into the surface and so on. Many key parameters, such as resolution, sensitivity, signal-to-noise ratio and detection distance, are directly related to the bandwidth, pattern, gain and other parameters of the antenna. To improve the performance of radar system, an important part of the work is to improve the performance of synthetic aperture radar (SAR) antenna. Microstrip array antenna is an important realization form of airborne synthetic aperture radar antenna, and the research of microstrip antenna is an important direction of synthetic aperture radar antenna research. The narrow impedance bandwidth has always been the bottleneck of broadband microstrip antenna design. By means of stacking technique and slot technique, the bandwidth of antenna can be expanded effectively, but accompanied by the deterioration of pattern performance, the problem of maximum gain direction zero bias and the problem of side lobe and rear lobe increase. In addition, the special structure requirement of airborne antenna and the urgent demand of miniaturized radar system put forward stricter technical requirements for miniaturization design of microstrip antenna. These problems are the hot and difficult problems in the design of airborne synthetic aperture radar microstrip antenna. In this paper, a U-shaped slot stacked microstrip antenna is designed with the combination of stacking technique and slot technique. The impedance bandwidth reaches 24.5% through the setting of multi-resonant points in the frequency band. On this basis, the miniaturization of the antenna is improved by using the symmetrical characteristics of slot patch structure and surface current, and a semi-U slot stacked broadband microstrip antenna is designed. The impedance bandwidth of the antenna is 19.5%. Its plane area is reduced by 29.1% relative to the former. At the same time, the performance of the antenna pattern is not ideal, such as too large sidelobe and rear lobe, asymmetry of E-plane and H-plane direction pattern, zero bias of maximum gain direction, etc., in the design of wide-band antenna and miniaturization, the performance of antenna pattern is not ideal, such as too large sidelobe and rear lobe. In order to solve this problem, an asymmetric slot patch projection repair method is proposed in this paper to optimize the pattern of laminated slot antenna or slot antenna. Through this method, the structure of C-slot microstrip antenna and semi-U-slot stacked microstrip antenna are optimized. The inverted C-slot stacked microstrip antenna and inverted semi-U-slot stacked microstrip antenna are designed. The experimental results show that: (1) the structure of C-slot microstrip antenna and semi-U-slot stacked microstrip antenna are optimized in this paper. The maximum gain direction bias problem and pattern symmetry of the optimized antenna are improved to some extent. The antenna pattern performance can be improved by using EBG structure. The miniaturized UC-EBG structure and the miniaturized metal EBG structure are designed in this paper. The miniaturization characteristics of the two kinds of EBG structures are obvious and the band gap characteristics are ideal. The miniaturized metal EBG structure reflector is applied to inverted semi-U slot laminated microstrip antenna array, and the front-to-back ratio of the antenna is improved obviously. Synthetic Aperture Radar (SAR) requires high sidelobe rejection ratio and gain, and microstrip antennas are usually in the form of array. In this paper, the cultural algorithm is used to synthesize the ultra-low sidelobe array antenna under multiple conditions. By comparing with other traditional algorithms and evolutionary algorithms, the cultural algorithm is proved to be more effective for the synthesis of ultra-low sidelobe array antenna pattern. Finally, on the basis of the above research, an 8-unit inverted semi-U slot stacked microstrip array antenna for airborne synthetic aperture radar is designed and manufactured in this paper. The gain reaches 16.12 dB and the main lobe width is 14 Deg. The sidelobe inhibition ratio was 20.12 dB.
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN957.2
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,本文编号:2463503
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