低频机载共形端射天线阵关键技术研究

发布时间：2020-10-31 17:05

　　 随着现代信息技术军事技术的不断发展,空中打击甚至是太空打击力量逐步成为现代军事的主导力量,战斗机等高空飞行器自然是当之无愧的主角。但是在尺寸有限的高空飞行器平台上安装能够同时实现宽带性能、垂直极化形式、端射方向图的低剖面共形天线面临很大的困难。目前,在低剖面或者与载体共形条件下,实现不影响天线辐射特性和载体气动特性的低剖面垂直极化宽带天线,仍是富有挑战性的研究课题。因此,本文设计了两款能够利用垂直极化,实现宽带端射的低剖面天线及阵列,本文以对数周期单极振子形式为基础,通过顶端电容加载的方式有效降低天线的物理剖面高度和横向尺寸,分析和设计了两种不同馈线结构下的对数周期单极阵列端射天线。为了满足相控阵的性能,仿真和分析了其中一款天线在水平面内能够扫描?45的波束指向。本文以金属平台表面的垂直极化天线及其阵列为研究课题,重点研究了对数周期阵列的低剖面特点和端射性能,不同馈线结构下的天线性能,也分析了腔体加载情况下天线的性能等。本文的主要研究内容分为四部分。第一章分析总结了目前应用于机载低剖面端射天线的发展现状;第二章分析了研究课题的相关理论基础;第三章分析和设计了基于对数周期单极振子和顶端不同加载形式下的宽带低剖面端射天线,覆盖了1.19-11.7 GHz的带宽范围,详细地介绍了三种不同单极振子,分析了三种单极振子的性能和特点,详细阐述了电容加载原理和等效电路图;第四章设计了工作在UHF频段(300-900 MHz)的低剖面端射天线,采用了与第三章不同的馈电形式,详细介绍了馈线结构的性能和特点,仿真分析了16元扫描阵列的结果,同时也比较分析了天线阵列埋腔前后的差异。最后对第三章和第四章中设计的天线加工测试与验证。测试结果表明,本文所设计的两款天线在低剖面性能和带宽范围都具有明显优势,满足需求指标。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：E11;TN820
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究工作的背景与意义
    1.3 低剖面共形天线的国内外研究历史
    1.4 低剖面共形天线的国内外研究现状
    1.5 低剖面垂直极化端射天线的研究现状
        1.5.1 介质集成波导喇叭天线
        1.5.2 表面波天线
        1.5.3 微带八木-宇田天线
        1.5.4 对数周期单极天线
        1.5.5 微带耦合谐振天线
    1.6 本文的主要贡献与创新
    1.7 本论文的结构安排
第二章 对数周期天线及天线阵列基础理论
    2.1 天线设计的基本参数
        2.1.1 天线带宽
        2.1.2 天线的方向图
        2.1.3 天线的极化
        2.1.4 天线的方向性、效率和增益
    2.2 对数周期天线基础
    2.3 偶极天线和单极天线理论基础
        2.3.1 偶极天线相关理论基础
        2.3.2 单极天线相关理论基础
    2.4 扫描阵列理论基础
        2.4.1 方向图乘积定理
        2.4.2 波束扫描原理
    2.5 本章总结
第三章 基于电容加载的对数周期天线阵列设计
    3.1 引言
    3.2 基于电容加载的对数周期天线阵列结构和性质
        3.2.1 基于电容加载的对数周期天线阵列整体结构
        3.2.2 基于电容加载的对数周期天线阵列中的对数周期结构
        3.2.3 基于电容加载的对数周期天线阵列振子结构
        3.2.4 基于电容加载的对数周期天线阵列馈线结构
    3.3 基于电容加载的对数周期天线阵列中的单极振子分析
        3.3.1 传统单极振子天线设计和分析
        3.3.2 顶端金属平面加载单极振子天线设计和分析
        3.3.3 顶端平板电容器加载单极振子天线设计和分析
    3.4 基于电容加载的对数周期天线阵列中的探针加载结构
    3.5 基于电容加载的对数周期天线阵列中的馈线结构
    3.6 基于电容加载的对数周期天线阵列仿真结果和分析
    3.7 基于电容加载的对数周期天线阵列测试结果和分析
    3.8 基于电容加载的对数周期天线阵列总结和分析
    3.9 本章总结
第四章 基于共面带线耦合馈电的端射天线阵列设计
    4.1 引言
    4.2 基于共面带线耦合馈电的端射天线结构分析
    4.3 基于共面带线耦合馈电的端射天线馈电结构设计
    4.4 基于共面带线耦合馈电的端射天线阵列设计和仿真
        4.4.1 基于共面带线耦合馈电的端射天线阵列中的单极振子结构
        4.4.2 基于共面带线耦合馈电的端射天线阵列中的端射单元设计
        4.4.3 基于共面带线耦合馈电的端射天线阵列中的相控阵设计
        4.4.4 基于共面带线耦合馈电的端射天线阵列埋腔设计
    4.5 基于共面带线耦合馈电的端射天线单元测试分析
    4.6 基于共面带线耦合馈电的端射天线阵列测试分析
    4.7 本章总结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

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本文编号：2864239