基于Rotman透镜多波束天线的分析与设计

发布时间：2017-06-07 16:12

  本文关键词：基于Rotman透镜多波束天线的分析与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着多波束阵列天线的应用逐渐从多目标跟踪雷达、电子对抗、电子侦查等传统军事领域向高数据率无线通信、汽车防撞雷达、基站等新型民用领域迅猛发展,人们对多波束阵列天线的研究开始进入高性能与低成本同时兼顾的时期。相比于相控阵,多波束形成网络凭其低成本的优势正得到越来越多天线工程师的关注。Rotman透镜是最常用的多波束形成网络,具有宽频带、同时多波束、真时延、设计简单等突出优点。自1963年被提出以来,Rotman透镜已被广泛应用于诸如雷达、卫星、无线通信等军事领域与民用领域。现阶段关于Rotman透镜的研究文献有很多,但是大多集中于Rotman透镜的工程应用方面,而对于Rotman透镜扫描角度小,体积大,阵列方向图副瓣高等自身缺陷的改进研究并不多。因此,对基于Rotman透镜的多波束阵列天线技术开展系统的理论、设计与实验研究,从而充分开发其潜在的技术优势就显得很有必要。本文从Rotman透镜多波束阵列天线的基本原理着手,开展对其小型化、低副瓣、宽角扫描及共形等方面的研究。本文的主要内容如下:首先,本文详细地介绍了Rotman透镜多波束阵列天线的研究背景、国内外研究动态、工作原理及分析方法,并回顾了一些具有代表性的设计;在传统的Rotman透镜设计基础上,针对传统波导型Rotman透镜尾部相位传输线的规模与尺寸过大的问题,本文通过向波导内插入销钉或使用不等宽波导来调相的方法,成功地缩小了波导型Rotman透镜相位传输线的尺寸;先后对两款改进后的Ka波段波导型Rotman透镜多波束阵列天线进行了加工测试,测试结果与仿真结果吻合良好。其次,本文针对传统矩形波导型Rotman透镜阵列口间距受限的缺陷,提出采用单脊波导的形式设计Rotman透镜,减小了透镜阵列口间距,解决了天线阵由于阵因子栅瓣造成的广角副瓣电平过高的问题;同时,本文针对传统Rotman透镜多波束阵列天线方向图副瓣过高的问题,采用了多波束口同时馈电的方式,成功地减小了阵列天线方向图的副瓣电平。最后,本文针对传统Rotman透镜扫描角度小,难于应用于共形阵列的问题,将基片集成波导技术与R-kR透镜(Rotman透镜的特殊形式)技术相结合,设计了一款能大角度扫描的宽带共形多波束阵列天线,并且加工和测试了该款多波束阵列天线,实测数据与软件仿真数据基本一致,证明了设计的正确性。
【关键词】：多波束天线 Rotman透镜 R-kR透镜 波导 共形天线
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 Rotman透镜天线阵的研究背景10-13
• 1.2 Rotman透镜天线阵国内外研究现状13-20
• 1.3 本文的研究目标和主要内容20-22
• 第二章 Rotman透镜多波束天线阵的原理与设计22-58
• 2.1 引言22
• 2.2 Rotman透镜多波束天线阵工作原理22-30
• 2.2.1 阵列天线基础22-25
• 2.2.2 Rotman透镜的几何光学分析法25-29
• 2.2.3 Rotman透镜的等效口径理论分析法29-30
• 2.3 Ka波段波导型Rotman透镜多波束天线的设计30-57
• 2.3.1 Ka波段波导型Rotman透镜的设计与仿真31-35
• 2.3.2 Rotman透镜传输线的小型化35-41
• 2.3.3 Ka波段Rotman透镜多波束天线设计与仿真41-47
• 2.3.4 Rotman透镜多波束天线实物加工与测试47-57
• 2.4 本章小结57-58
• 第三章 单脊波导Rotman透镜设计与天线阵低副瓣研究58-76
• 3.1 引言58
• 3.2 单脊波导型Rotman透镜多波束天线阵的设计58-65
• 3.2.1 基于单脊波导的Rotman透镜设计与仿真59-62
• 3.2.2 单脊波导Rotman透镜的波束仿真62-65
• 3.3 Rotman透镜多波束天线阵的低副瓣研究65-75
• 3.3.1 单脊波导Rotman透镜多波束缝隙天线阵的设计与仿真65-68
• 3.3.2 Rotman透镜多波束口同时馈电工作原理68-71
• 3.3.3 多端口同时馈电降低透镜天线阵副瓣的仿真验证71-75
• 3.4 本章小结75-76
• 第四章 基于R-kR透镜的多波束宽带共形天线阵设计76-91
• 4.1 引言76
• 4.2 R-kR透镜工作原理介绍76-80
• 4.3 基于R-kR透镜的多波束宽带共形天线阵设计80-90
• 4.3.1 基片集成波导R-kR透镜的设计与仿真80-83
• 4.3.2 圆弧形基片集成波导宽带天线阵的设计与仿真83-86
• 4.3.3 多波束宽带共形天线阵的设计与仿真86-88
• 4.3.4 天线阵的加工与测试88-90
• 4.4 本章小结90-91
• 第五章 结束语91-93
• 5.1 全文总结91
• 5.2 下一步研究工作展望91-93
• 致谢93-94
• 参考文献94-98
• 攻读硕士学位期间取得的成果98-99

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1 姜海玲;纪学军;;微带Rotman透镜的设计与软件分析[J];无线电工程;2006年01期

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1 周林;基于Rotman透镜多波束天线的分析与设计[D];电子科技大学;2016年

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