宽带宽角覆盖低副瓣阵列设计

发布时间：2020-09-28 06:21

　　现代雷达系统要求探测波束有窄的主瓣宽度,低的副瓣,并可以在宽的工作带宽内跳频工作,以减小雷达被敌对势力探测和干扰的概率,所以设计一款窄波瓣、低副瓣、宽带可跳频工作的阵列十分必要。天线要实现跳频工作,损耗较小的串馈馈电方式就不再适用,需要设计出合适的并馈形式的功分网络。为了避免天线在宽角扫描时的增益下降,需要设计宽角覆盖的阵列单元。本文主要研究了宽带低副瓣的并馈功分网络的设计工作,并在此基础上完成了一个X波段1?16的宽带宽角覆盖低副瓣阵列天线的设计。所设计阵列的副瓣电平小于-20dB,H面波瓣宽度要达到了120~o,工作带宽达到了2GHz(8.6-10.6GHz)。本文所完成的工作主要有:1.完成了功分网络中需要用到的功分器的设计。选用了功率容量较大的标准波导设计波导ET分支。选用了脊波导设计波导耦合器,使波导耦合器的工作带宽能够达到设计要求。对脊波导的窄边进行了压缩、选用口径大的方形孔、进行非脊区双排排布来增大耦合度,减小波导耦合器的长度。利用波导设计功分器减小了功分网络的损耗。选用了隔离度较好的分支线耦合器作为微带功分器,减小阵元之间的相互影响。利用损耗较小带状线设计分支线耦合器,减小微带功分网络的损耗。2.完成了对阵元天线的设计,设计了双面的vivaldi天线作为天线单元。该设计实现了将天线单元和功分网络放在同一块基板上进行一体化设计。双面设计以及带状线馈电还减小了单元间的互耦效应。设计了高截止频率天线单元,使天线单元在设计频段内的H面波瓣宽度达到120~o。对阵列间距进行了设计。考虑了耦合对单元方向图的影响,通过对阵列间距的优化使天线单元在阵列中能够保持宽角覆盖,从而得到了宽角覆盖阵列的阵元间距。3.选用了经典的泰勒综合法来对阵列进行综合,利用MATLAB语言进行编程算出了阵列的功率分布。将所得的功率分布直接带入阵列方向图函数和给设计的阵列馈电,验证了所编写程序的准确性。4.完成了对整个功分网络的设计,为了实现宽带同相输出,选用了并联结构来设计功分网络。为各级功分器的连接设计了标准波导-脊波导过渡、扭波导、相位补偿结构和脊波导-带状线转换等连接器件。对功分网络进行了分块的仿真,将功率分配结果带入到了所设计阵列中,对设计结果进行了验证。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN957.2
【部分图文】：

方向图,宽带阵列,馈电,串馈

为了实现任意主瓣位置的方向图的综合，能的提升和学科的交叉发展，到了上个世纪的他学科的基于概率学的优化算法。这包括了借鉴，借鉴物理学运动规律的粒子群算法、退火算法基于概率学的算法都是通过有限次的迭代，选优络研究现状能直接决定着阵列的工作性能，所以阵列的设计的对阵列的馈电方式主要有串联馈电和并联馈对简单，在用于对阵列进行馈电时，其所用馈电占空间大小，使天线阵的体积、质量减小。同时的损耗不能忽略，所以馈电线长度的减小有利于李得东、徐良就利用串联馈电方式设计了一个1图 1.1 所示。

功分,并馈,功率分配器,波导

图 1.2 16 16波导并馈功分网络由各级功率分配器件构成。在这些功分器件中，在 20 世纪 60 年代，Ernest J. Wilkinson 等首次提数十年的发展改进，已经演化出来各种各样的威完善。例如 ANTSOS D，CRIST R 和 SUKAM当 Wilkinson 功分器的工作频率较高时，制作器阻的存在，使得 Wilkinson 功分器的两个功分支况下，可以去掉隔离电阻，但是在进行不等分的，不能被去掉，但是由于分支间的互耦效应很强度下降，端口间的相互影响增大使功分器的功分波段性能优异的新型 Wilkinson 功分器。但是，的功分网络的传输线长度会很长，而微带传输线分网络的损耗比较大，所以不适合太高频段的代，Stanford Research Institute 的 S. B. Cohn，G

结构图,定向耦合器,结构图,耦合度

图 3.4 定向耦合器结构图3.2.1 定向耦合器的技术指标（1）耦合度 C耦合度是指耦合器输入端的输入功率与耦合端的输出功率之比的分贝值,设输入功率为1P ，耦合输出功率为3P ，则耦合度可以定义为[20]123 31110lg 10lg| |PCP S （3-3）耦合度的大小体现了耦合器耦合能力的强弱。当输入功率一定时,耦合输出端输出功率越大,耦合度C越小, 耦合输出端输出功率越小, 耦合度C越大[21]。（2）隔离度 D隔离度是指耦合器输入端的输入功率与隔离端的输出功率之比的分贝值,设输入功率为，隔离端输出功率为4P ，则隔离度可以定义为11P

【参考文献】