非周期宽角扫描低旁瓣相控阵天线研究

发布时间：2020-12-27 03:33

　　相控阵天线具有灵活的波束扫描和较好的抗干扰能力,在5G通信和车载雷达通信等领域有着广泛的应用。传统相控阵天线扫描角度受限,不能捕获较宽空域范围的信息。同时天线扫描到近端射方向时,阵列的方向图出现较高的旁瓣电平,甚至栅瓣,这对主瓣接收信号产生了强烈的干扰。这些问题严重制约了相控阵天线的发展。因此,为解决这些问题,提高相控阵天线的扫描性能,本文围绕非周期低旁瓣宽角扫描相控阵进行了一系列的研究,主要内容如下:第一章,介绍了宽角扫描相控阵天线、非周期阵列天线研究现状和研究意义。同时综述了相控阵天线实现宽角扫描、设计非周期阵列的几种方法,分析了非周期宽角扫描相控阵天线的具有的优势和挑战。第二章,详细描述了相控天线的波束扫描原理以及遗传算法的工作原理。同时,介绍了基于遗传算法设计非周期相控阵的理论基础,为设计非周期宽角扫描低旁瓣相控阵天线提供了理论上的支撑。第三章,介绍了两款一维非周期宽角扫描低旁瓣相控阵天线。首先基于介质集成波导缝隙天线设计了宽波束天线单元。其次运用遗传算法优化非周期阵列的排布来降低阵列扫描过程中的旁瓣电平。最后构建了一款一维非周期宽角扫描低旁瓣相控阵天线。该相控阵天线的扫描角度... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

多口径相控阵天线示意图[18]

电子科技大学硕士学位论文4文献[36]中提出了一款基于介质集成波导的缝隙天线，缝隙中的电场根据等效原理可以等效为磁流，符合文献[35]中，磁流平行于电壁的情况，因此，作者设计的这款天线理论上具有宽波束特性。图1-4展示天线单元的结构、有源反射系数和辐(a)(b)图1-2不同辐射源在不同边界条件结构示意图以及辐射方向图[35]。(a)不同辐射源和不同边界的位置关系；(b)辐射方向图(a)-180-150-120-90-60-300306090120150180-30-25-20-15-10-505101520Gain(dB)Theta(deg)90deg60deg30deg0deg-30deg-60deg-90deg(b)图1-3阵列结构以及扫描方向图[35]。(a)结构示意图；(b)扫描方向图

第一章绪论5射方向图。可以看出该天线单元具有较宽的工作带宽，并且在工作带宽内具有较宽的波束宽度。基于此单元构建了一款1×8的平面相控阵天线，其扫描方向图如图1-5所示，图中表明该阵列可以在较宽的工作频段范围内实现±71°的宽角扫描，同时，在扫描过程中，阵列增益浮动较校(a)(b)(c)(d)图1-4单元天线结构、S参数和辐射方向图[36]。(a)结构示意图；(b)S参数；(c)@5.4GHz辐射方向图；(d)@6.2GHz辐射方向图(a)(b)图1-5不同工作频率下阵列扫描方向图[36]。(a)@5.4GHz；(b)@6.2GHz上述天线单元实现宽波束是基于磁流平行于电壁或者电流平行于磁壁等理论上的模型。近年来，为了拓宽天线的波束宽度，研究人员通过方向图可重构的方式[37-39]设计出联合宽波束天线单元。方向图可重构技术利用开关二极管的通断状态


本文编号：2941018