基于幅度加权的电控扫描天线波束控制方法研究

发布时间：2019-09-25 21:37

【摘要】：近年来,对于天线波束控制方法的研究已成为天线研究领域的一热点问题,目前最常用的方法就是通过控制天线阵元激励电流的幅度和相位或者阵元位置来实现波束赋形。最常见的就是相控阵天线,通过控制辐射单元的馈电相位来改变方向图形状,但是随着移相器的引入使其体积变大成本变高,制约了其发展。越来越多的学者开始研究无移相器的电控扫描天线,但是迄今为止,对于这类天线的波束控制方法研究的很少。针对上述问题,本文提出了基于全息理论的幅度加权的波束控制方法,仅通过改变阵元幅度,不需要改变相位就可以实现天线波束控制。通过编写遗传算法和全息理论算法进行验证,这种仅幅度加权的波束控制方法可以同时控制主瓣方向和副瓣电平。在此基础上,又提出了两种副瓣抑制机制,可以有效的降低副瓣电平,并且具有较高的精度和较强的鲁棒性。因为微带漏波天线具有低平面、易于加工、窄波束、方向性强等优点,尤其是它本身就具有频扫特性,如果再加载上液晶材料作为电控元件,就可以实现很好的电扫描特性。为了进一步验证这种波束控制方法的优越性,设计了一种液晶电控扫描微带漏波天线。采用串行耦合馈电的方式,每个单元的液晶相互隔开,这种天线结构很好的解决了液晶不能单独控制的难题。本文所设计的天线的优势是馈电网络简单,体积小、易于集成。对天线结构进行多端口馈电,根据全息理论公式设置多端口的馈电幅度,对所提出的波束控制方法进行初步验证。接着,根据液晶分子偏转角度与加权幅度之间的关系,改变每个单元的液晶各向介电常数,最终实现了液晶电控扫描微带漏波天线的波束控制。不仅能够实现主瓣波束大角度平滑过零扫描特性,还可以实现多波束、矩形波束等复杂方向图综合,实际全波仿真结果与理论验证结果吻合良好。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN827.3

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本文编号：2541623