双极化无限长缝阵列天线技术

发布时间：2017-09-23 04:38

  本文关键词：双极化无限长缝阵列天线技术

  更多相关文章： 相控阵天线 长缝阵列天线 超宽带 低剖面

【摘要】：随着现代雷达和电子战技术的发展,对相控阵天线的性能提出了越来越苛刻的要求。长缝阵列天线具有良好的宽带宽角扫描能力,正成为相控阵天线一个新的研究方向。本文从无限长缝阵列天线出发,利用天线单元间的相互耦合作用研制了超宽带双极化天线阵列,这种新型的相控阵天线展现了良好的低剖面和超宽带性能。对无限大阵列环境中的长缝阵列天线单元进行了研究,通过改进天线单元的结构降低天线的有源输入阻抗。在馈电结构的具体实现上,采用领结形结构取代阶梯状的偶极子。此外,在天线上方使用两层覆有金属贴片的介质板替代常用的厚度较厚的介质匹配层,天线单元馈电端口的阻抗由300欧姆降低至140欧姆。根据上述单元设计了一副4×8的长缝阵列天线,将沿E面方向位于阵列边缘的16个天线单元直接连接150欧姆的匹配负载。测试结果表明,在0.7-3.5GHz范围内该天线的电压驻波比小于2,达到了5:1的倍频程。有限大长缝阵列天线的电尺寸为0.7λ_l×0.35λ_l×0.18λ_l,其中λ_l为最低工作频率对应波长。在工作频带内天线增益随频率升高由6dBi增大到19dBi,天线的交叉极化电平小于-30dB,具有良好的定向辐射性能。为了克服金属地板对天线带宽和剖面高度的限制,对EBG/Ferrite混合结构的反射系数和反射相位进行了研究。在低频端该结构的反射系数小于-14dB,利用铁氧体结构吸收天线的后向辐射波。在高频端该结构的反射相位在正负90度之间,利用EBG结构避免沿边射方向地板反射波与前向辐射波之间出现反相叠加。采用相互正交的偶极子对缝隙耦合馈电,设计了无限大阵列环境中加载EBG/Ferrite混合结构的双极化长缝阵列天线单元。仿真结果表明,天线单元在30:1倍频程的工作频带内实现了正负45度的波束扫描,端口之间的隔离度小于-50dB,展现了良好的宽频带和宽角扫描能力。同时天线的剖面高度为41.5mm,仅为最低工作频率对应波长的六十分之一,显示了良好的低剖面特性。
【关键词】：相控阵天线 长缝阵列天线 超宽带 低剖面
【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
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-27
• 1.1 研究背景和意义15-17
• 1.2 国内外研究现状17-24
• 1.2.1 平面超宽带长缝阵列天线17-19
• 1.2.2 低剖面超宽带长缝阵列天线19-21
• 1.2.3 全向宽带长缝阵列天线21-24
• 1.3 本文主要工作及内容安排24-27
• 第二章 长缝阵列天线的基本原理27-43
• 2.1 等效磁流的格林函数27-36
• 2.1.1 单条无限长缝隙的格林函数27-29
• 2.1.2 单条无限长缝隙的有源输入阻抗29-31
• 2.1.3 无限大长缝阵列天线的有源输入阻抗31-36
• 2.2 Floquet理论和位函数法36-40
• 2.3 小结40-43
• 第三章 平面超宽带长缝阵列天线43-59
• 3.1 天线单元的演变过程43-47
• 3.2 馈电巴伦和功率分配器的仿真47-53
• 3.3 有限大长缝阵列天线的仿真与测试53-58
• 3.4 小结58-59
• 第四章 低剖面超宽带双极化长缝阵列天线59-71
• 4.1 EBG/Ferrite混合结构的仿真60-63
• 4.2 EBG/Ferrite混合结构的等效电路模型63-65
• 4.3 低剖面极宽频带双极化长缝阵列天线65-70
• 4.4 小结70-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 作者简介79-80

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本文编号：903256