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毫米波双频共形共口径微带天线阵列的研究

发布时间:2018-01-29 12:04

  本文关键词: 共口径 共形 互耦 表面波 相控阵 出处:《东南大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:在通讯系统飞速发展的今天,无论是军用还是民用方面,对天线的要求都越来越高。共口径技术将两个或多个不同频段的天线放置于同一口径中,减少了占用空间,在同一时间能获取更多的信息。共形技术是将天线与载体表面共形,不影响载体的空气动力学性能,对于相控阵来说,更能提高波束的扫描范围。因此共形共口径天线正是当前天线发展所需要的。本文对E/Ka双波段共形共口径印刷天线进行了研究。首先研究了共口径天线单元结构,根据尺寸大小将4个E波段单元放置于Ka波段单元开孔结构中,采用三层基板并且两频段异面馈电,然后加工测试并与仿真结果对比分析。为了减少计算量,按照矩形栅格的形式组成小型阵列,考虑阵中空间狭小的问题,采用串联馈电和并联馈电相结合的形式设计馈电网络,同样制作了实物和测试并与仿真结果进行了对比分析。然后针对天线阵中单元间的互耦和表面波问题,通过对比有效抑制表面波的几种方法,最终选择了电磁带隙结构,对几种电磁带隙结构的仿真模型进行了讨论。随后研究了蘑菇型EBG和UC-EBG结构,使阵元间的互耦明显的降低,并且对这两种机构做了比对。除了互耦,还在4单元天线阵周围加入UC-EBG结构抑制其表面波的绕射,改善了方向图,而后对EBG层数的影响做了简要仿真分析。最后对共形相控阵与平面相控阵天线理论进行了介绍,并建立了圆柱共形天线单元模型,与平面单元的工作性能做了比对,分析不同的圆柱半径对共形天线的影响。针对实际天线阵列庞大的问题,为减少计算量,使用matlab软件对平面阵的波束扫描性能进行了仿真分析。
[Abstract]:With the rapid development of communication system, both military and civil, the requirement of antenna is more and more high. The common aperture technology places two or more antennas in the same aperture. The conformal technique is to conformal the antenna and the surface of the carrier without affecting the aerodynamics of the carrier, so as to the phased array. Therefore, the conformal conformal antenna is needed for the development of antenna. In this paper, we study the dual band conformal common aperture antenna of E / Ka. First, we study the single antenna of common aperture. Meta structure. According to the size of the four E band elements are placed in the Ka-band cell open hole structure, using three layers of substrate and two frequency band cross-feed, then processing test and compared with the simulation results, in order to reduce the amount of calculation. According to the form of rectangular grid to form a small array, considering the small space in the array, the feed network is designed by the combination of series feed and parallel feed. At the same time, the object and the test are made and compared with the simulation results. Then, aiming at the mutual coupling and surface wave problems between the elements in the antenna array, several methods are compared to suppress the surface wave effectively. Finally, the electromagnetic band gap structure is selected, and the simulation models of several electromagnetic band gap structures are discussed. Then, the mushroom EBG and UC-EBG structures are studied to reduce the mutual coupling between the array elements. In addition to the mutual coupling, the UC-EBG structure is added around the 4-unit antenna array to suppress the diffraction of the surface wave and improve the pattern. Finally, the theory of conformal phased array and planar phased array antenna is introduced, and the cylindrical conformal antenna element model is established. The effect of different cylindrical radius on the conformal antenna is analyzed by comparing with the performance of planar element. In order to reduce the amount of calculation, the actual antenna array is large. The beam scanning performance of plane array is simulated by using matlab software.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN822

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本文编号:1473372

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