超宽带紧耦合相控阵研究

发布时间：2017-06-28 05:16

  本文关键词：超宽带紧耦合相控阵研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代雷达技术的发展,超宽带相控阵技术引起了国内外学者的广泛关注。紧耦合超宽带相控阵利用相邻单元的耦合特性来实现拓展带宽的作用,它不同于传统方法仅专注于单元属性,而是以一个整体阵列来分析。紧耦合阵列除了有超宽带,宽角扫描特性外还具有截面小、剖面低等诸多优势,可以有效共形于各种飞行器上。本文主要对超宽带紧耦合相控阵天线进行研究,具体内容如下:1.研究了无限周期结构阵列天线的分析方法。从Floquet级数的基本概念出发,研究了无限周期阵列在Floquet周期电流源激励条件下的Floquet模式函数,推导出了Floquet模实现单模传输的基本条件。对无限周期阵列进行正交模式分解,求解出阵列天线单元的等效电路模型,该电路模型可为实际单元的理论分析提供设计依据。2.结合强耦合等效电路模型,采用ADS软件对等效电路建模,经过仿真优化,求解出了阵列单元的原始尺寸;后通过HFSS软件全波仿真验证了基于ADS软件等效电路建模的正确性。为了给阵列单元进行平衡馈电,设计了两款超宽带平衡转换器,都可获得5:1的阻抗带宽,最后对阵列单元进行优化整合以降低馈电网络的复杂度。3.对半无限大阵列进行仿真,研究了阵列结构的截断效应,通过对边缘单元加载寄生结构可改善单元的驻波特性。然后对2×8的有限阵列进行了全波仿真,获得了5:1的阻抗带宽。最后加工了2×8的有限阵,并在阵列边缘加载了4个单元作为寄生结构,采用1分16的宽带功分器馈电。经测试最终样机在频率0.7~3.8GHz驻波不大于2.5,性能优异。
【关键词】：紧耦合相控阵 Floquet模式 超宽带 截断效应 等效电路
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN821.8
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符号对照表12-13
• 缩略语对照表13-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 选题背景及研究意义16-18
• 1.2 国内外研究现状18-20
• 1.3 本文的研究内容及内容安排20-22
• 第二章 紧耦合相控阵理论研究22-50
• 2.1 无限周期阵列的研究方法22-38
• 2.1.1 Floquet级数简介22-26
• 2.1.2 无限周期阵列的Floquet激励及Floquet模26-31
• 2.1.3 无限周期阵列TE模与TM模31-33
• 2.1.4 实例：矩形单元阵列的模式分解及模阻抗求解33-38
• 2.2 阵元间距的大小对阵列天线的影响对比38-40
• 2.3 紧耦合相控阵的演进历程40-48
• 2.3.1 Wheeler的电流片模型40-41
• 2.3.2 阵列天线加接地板对天线性能的影响41-42
• 2.3.3 Munk的紧耦合阵列天线理论42-46
• 2.3.4 对Munk模型进一步完善46-48
• 2.4 本章小结48-50
• 第三章 紧耦合相控阵单元设计50-68
• 3.1 紧耦合相控阵单元的等效电路模型分析50-56
• 3.2 紧耦合相控阵单元馈电结构设计56-63
• 3.2.1 馈电结构一双线平衡器56-59
• 3.2.2 馈电结构二切比雪夫渐变平衡器59-63
• 3.3 紧耦合相控阵单元结构优化63-66
• 3.4 本章小结66-68
• 第四章 紧耦合相控阵阵列设计及样机测试68-82
• 4.1 半无限阵列仿真68-74
• 4.1.1 阵列截断效应补偿69-71
• 4.1.2 阵列的相扫分析71-74
• 4.2 2×8 有限阵列仿真74-77
• 4.3 样机加工与测试77-81
• 4.3.1 1 分16宽带功分器加工78-79
• 4.3.2 版图设计及测试79-81
• 4.4 本章小结81-82
• 第五章 总结与展望82-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 作者简介90-91

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本文编号：492669