毫米波单兵雷达阵列天线研究

发布时间：2020-08-28 12:45

　　二十一世纪以来,随着高科技武器越来越多的出现在现代战场上,战争的进程已经跟过去发生了翻天覆地的变化。但现在战场局势、地形、环境十分复杂,伪装和隐身技术的发展也越来越成熟,在战场中发现目标的难度大大提升,对目标的分类识别变得更加困难,如今,侦察手段越来越丰富快捷,主要包括各种侦察车辆,卫星、无人机侦察等,但单兵侦察的作用仍是十分重要的。本文重点研究的是可以用于单兵侦察的毫米波雷达天线,为实现单兵雷达小型化、轻量化和集成化的目的,设计采用微带天线,同时为了达到高增益的效果,需要进行组阵。共设计了两种微带阵列天线,分别工作在35GHz和94GHz。所设计的35GHz微带阵列天线为8×6阵列,单元用微带线进行馈电,面阵利用T型功分器实现先并联再串联的馈电方式,确保贴片单元的相位一致,通过功分器的作用使单元激励幅度服从切比雪夫分布,阵列整体用同轴线进行馈电。该天线的-10dB带宽从在34.6-35.3GHz,带宽达到700MHz。-15dB带宽从在34.7-35.2GHz,带宽达到500MHz,E面的半功率波瓣宽度为13.4°,副瓣电平为-16.1dB,H面的半功率波瓣宽度为9.4°,副瓣电平为-16.3dB,天线的增益在35GHz时达到23.9dB。所设计的94GHz的微带阵列天线为8×4阵列。94GHz微带阵列天线的设计思路为单元边射的方式,对每一线阵上最后一个贴片进行开槽,用于调整方向图上辐射方向的偏移。面阵利用三级功分器实现阻抗匹配,同时整体馈电结构采用波导转微带,由于其简单的结构和易于制造,选择了探针过渡的方式。该天线的-10dB带宽从在92.9-95.4GHz,带宽达到2.5GHz。-15dB带宽从在93.4-94.5GHz,带宽达到1.1GHz,E面的半功率波瓣宽度为19.6°,副瓣电平为-10.0dB,H面的半功率波瓣宽度为9.8°,副瓣电平为-10.1dB,天线的增益在94GHz时达到20.3dB。将上述两种微带阵列天线在CST中建立基本结构模型,并尝试了大量的仿真优化工作,最终天线性能结果较为理想,证明了该天线的可行性。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TJ5;TN957.2
【部分图文】：

微带贴片,阵列结构,单元,阵列

4单元微带贴片阵列结构

方向图,微带贴片,阵列,仿真结果

b) E 面和 H 面方向图图 1-2 64 单元微带贴片阵列仿真结果015 年，Manikala Nagababu 等人研究设计了一个 4×4 微带贴片阵列1-1 所示，中心频率 35GHz，|S11|在 34.6GHz 处达到最低值，为-43 18.1dB，仿真结果如图 1-2 所示。

结构图,微带贴片,阵列

a) 结构图 b) 反射系数图 1-3 4×4 微带贴片阵列2016 年，Harini Kumar 等人研究设计了一个 4 单元的微带贴片阵列[22]，工作中心频率为 73GHz，使用了一个使用 T 型接头的嵌入式贴片和微带馈电网络，结构如图 1-4 所示。-10dB 带宽是从 69.5GHz 到 75GHz，增益可达到

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