基于Vivaldi天线的宽带宽角扫描相控阵的研究和设计

发布时间：2022-02-23 22:10

　　相控阵天线技术广泛应用于军事和民用领域,一直是国内外专家学者研究的热点和重点。近年来,随着通信技术的快速发展,相控阵天线正朝着宽带、宽角等高性能方向发展。宽带、宽角扫描相控阵具有增益波动小、波束扫描范围大、工作频带宽等优势。为此国内外研究者花费了大量的时间和经历研究如何使相控阵天线具有宽带、宽角扫描特性。本文选取Vivaldi天线作为阵列单元,研究、设计一些宽带、宽角扫描相控阵天线。最后加工和测试其中一款天线,测试结果表明该款天线在工作频带内具备优异的扫描特性及有源驻波特性。本文的主要的研究内容如下:（1）基于介质基板的Vivaldi天线阵列设计与仿真本文首先叙述了Vivaldi天线的基本理论,从理论角度证明Vivaldi天线具有宽带特性。接着从Vivaldi天线的馈线和渐变指数曲线的槽缝结构入手,设计一个基于介质基板的Vivaldi天线单元。之后,利用主从边界条件通过仿真探讨该单元处于无限大阵列环境时的性能。为了改善扫描特性,在结构中引入了寄生缺口和加载双层FSS匹配层。最后,将设计完成的阵列单元组成有限大阵列,设计了三种阵列:一维E面线阵、一维H面线阵和二维平面阵。三种阵列都表现出... 

【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】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 基于介质基板的Vivaldi相控阵
        1.2.2 基于全金属的Vivaldi相控阵
    1.3 章节安排
第二章 天线阵的基本理论
    2.1 引言
    2.2 相控阵天线扫描原理
        2.2.1 一维线阵
        2.2.2 二维平面阵
    2.3 天线阵的互耦效应
        2.3.1 互耦的分析方法
        2.3.2 耦合效应对方向图和增益的影响
        2.3.3 盲点现象
    2.4 本章小结
第三章 基于介质基板的Vivaldi天线单元及其阵列设计
    3.1 引言
    3.2 Vivaldi天线基本理论
        3.2.1 Vivaldi天线的宽带特性
        3.2.2 Vivaldi天线电流分布
    3.3 天线单元设计与仿真
        3.3.1 馈电结构的设计
        3.3.2 天线槽缝设计
        3.3.3 单元的仿真结果
    3.4 无限大加载两层FSS且有寄生缺口的Vivaldi阵列设计与仿真
        3.4.1 无限大阵列单元的设计与仿真
        3.4.2 盲点的消除
    3.5 Vivaldi天线阵列设计和仿真结果
        3.5.1 一维E面阵的设计和仿真结果
        3.5.2 一维H面阵的设计和仿真结果
        3.5.3 二维平面阵的设计和仿真结果
    3.6 本章小结
第四章 全金属的Vivaldi天线阵列设计与仿真
    4.1 引言
    4.2 无限大全金属Vivaldi天线单元的设计和仿真
    4.3 “凹”型结构设计
    4.4 盲点处理
        4.4.1 模式分析
        4.4.2 仿真验证与移除盲点
    4.5 全金属16×16的Vivaldi天线阵列设计和仿真
    4.6 本章小结
第五章 实物加工与测试
    5.1 16 ×16 阵列的加工
    5.2 16 ×16 阵列的方向图测试
        5.2.1 有源单元方向图测试
        5.2.2 阵列方向图测试和仿真对比
    5.3 16 ×16 阵列的有源驻波比测试
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻硕期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于频率选择表面的宽角扫描阵列[J]. 许峰凯,肖绍球,胡芯瑞.  电波科学学报. 2018(03)
[2]一种新型超宽带耳形对踵Vivaldi天线单元及阵列设计[J]. 黄迎春,石小林.  电子信息对抗技术. 2017(03)
[3]宽角扫描相控阵天线[J]. 刘春梅,肖绍球,樊星,柏艳英,李梅.  航空兵器. 2016(06)
[4]X波段宽带宽角扫描相控阵天线的设计[J]. 郑贵,王建,司海峰,刘华涛,马世娟.  现代雷达. 2015(10)
[5]基于Vivaldi阵元的超宽带相控阵天线研究[J]. 曾传宝,吴万军,陈斌,冯镳.  电子技术. 2014(07)
[6]用于遥感卫星数传的新型波导阵列组合天线[J]. 叶云裳.  宇航学报. 2003(06)

硕士论文
[1]基于宽带宽角匹配层的相控阵天线研究[D]. 许峰凯.电子科技大学 2018
[2]宽带宽角相控阵天线的小阵研究[D]. 郑贵.电子科技大学 2016
[3]超宽带、大扫描角Vivaldi相控阵天线的研究与设计[D]. 刘阳洋.西北大学 2015
[4]阵列天线去耦合网络的设计[D]. 王莎.西安电子科技大学 2013
[5]X波段Vivaldi阵列天线单元及互耦研究[D]. 刘聪.哈尔滨工程大学 2012
[6]X波段宽带相控阵天线单元及阵列研究[D]. 余冬.上海交通大学 2010
[7]C波段全相参多普勒天气雷达系统设计[D]. 王本君.电子科技大学 2010
[8]应用于UWB的对踵Vivaldi天线分析与设计[D]. 王昌弢.东南大学 2006



本文编号：3641416