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带状线结构馈电网络频扫天线设计

带状线结构馈电网络频扫天线设计

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作者：黄懈电子科技大学

学位级别：硕士

迅速发展的空间技术及导弹技术对现代雷达与通信技术也提出了新的要求,其中特别要求雷达天线的波束能进行快速扫描。频率扫描天线,顾名思义,就是一种波束指向随工作频率变化的天线。本论文主要设计了一种工作于X波段的频扫天线阵列,主... 详细信息

迅速发展的空间技术及导弹技术对现代雷达与通信技术也提出了新的要求,其中特别要求雷达天线的波束能进行快速扫描。频率扫描天线,顾名思义,就是一种波束指向随工作频率变化的天线。本论文主要设计了一种工作于X波段的频扫天线阵列,主要研究工作如下:理论方面:首先,对频扫天线阵列的基本理论进行了较深入的分析与研究,给出了频扫天线阵列的基本结构参数(d,m,L,m?)及其相关计算公式;然后,结合泰勒综合法研究分析了按三角形栅格矩形边界排布的平面天线阵列性质,根据栅瓣抑制条件及余量设计原则确定了天线阵列单元间距;最后,着重分析研究了对频扫天线性能起决定性作用的低损耗慢波线结构,选取了体积、质量较小、结构相对简单的蛇形线作为频扫阵列慢波线结构,并对微带线、带状线和倒置微带线在X波段的损耗情况进行了理论分析,最终设计出具有低损耗特性的空气带状线形式的蛇形线。仿真设计方面:首先,利用HFSS电磁仿真软件对本论文所采用的对称振子天线进行了仿真优化,得到了驻波、增益、波瓣宽度等性能参数较好的天线仿真模型。然后,根据计算得到的天线口径分布,确定了用于列馈的一分十八功分网络拓扑结构图,仿真设计了17个不等功分四分支带状线结构定向耦合器以实现功率分配,并在四分支定向耦合器结构中引入低通滤波结构来改善两输出口间的相位偏移。考虑到实验室计算机资源问题,将一分十八功分网络拆分成一分五、一分四、一分三和一分六4个子功分网络进行单独仿真设计,然后拼接起来整体仿真优化,最终得到的一分十八功分网络在驻波、幅度、相位等性能上很好的满足了指标要求。同时,本文还仿真设计了威尔金森功分器形式的一分四等功率分配器以满足行馈需要。最后,仿真设计了4?18的频扫天线阵列,通过调试优化,最终得到的天线方向图达到了预期的扫描角度、波瓣宽度、增益和副瓣电平等指标要求。加工测试:把仿真设计的器件加工制作并进行相关实测,实测结果从整体上基本满足设计指标,证明了本论文所设计的频扫天线阵列在实际应用中的可行性。

关键词：频扫天线三角形分布泰勒综合四分支带状线结构一分十八

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