矩形波导窄边开缝线阵天线设计方法分析

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1、第一章绪论1．1课题研究的背景近些年来，随着电子技术的快速发展，促进了国内导航领域研发水平的提高，但国内导航领域的产品发展，主要还是在参考国外产品或资料的基础上发展起来的。为了赶上国际水平，对导航产品的自主化设计显得尤为重要。在国外，二战后，天线理论就已发展成熟，在雷达导航领域成果斐然，在六、七十年代，出现了着陆雷达、预警雷达、制导雷达等高精尖产品，波导开缝阵天线技术因其突出优点得到飞速发展。随着导航技术的快速发展，机场建设已具规模化，对机场导航设备的需求量越来越大，依赖进口已不能满足社会主义现代化建设的需要，甚至是国防安全的需

2、要。因此，国家在导航设备的国产化研制上加大了投入，大量国产化设备也已投入使用，在科研领域的技术进步也呈现百花齐放之态，但对于技术含量相当高的导航天线阵技术，仍然是一个需不断深入的研究领域。本课题主要针对导航领域中引导飞机着陆类波导天线阵进行设计研究。在大型雷达导航类产品中，波导天线阵设计难度大、成本高，国内在理论分析和成果设计方面已取得一定的成就，但在工程实践方面还在摸索中前进，怎样把理论和实践很好的结合起来，将是个需不断深入的课题。如果能找到一种比较简单实用的工程设计方法，那么对一些简单天线阵设计会有一定的参考意义。本文在参考

3、国外产品和国内研究资料基础上，以工程实践为基础，提出比较实用的设计波导线阵天线的工程设计方法。1．2国内外研究的现状波导开缝天线在国内外导航领域的应用占有重要的地位。近年来，波导开缝天线阵列由于其低损耗、高辐射效率和性能稳定等一系列突出优点，而得到广泛的应用和研究n~‘1，矩形波导开缝天线由于重量轻、结构简单被广泛应用于弹载、机载雷达及卫星系统上，对它的研究是一个历史悠久却令人感兴趣的话题啼3。在国外，二战后导航事业的发展非常迅速，尤其以美国、德国、俄罗斯和日本等国家为代表，对于引导飞机着陆类波导天线的设计，在六、七十年代，国外

4、第～章绪论已发展成熟，并大量装备本国和出口到别的国家。而在我们国内，导航产品的研制主要开始于八十年代，在九十年代取得了显著的成果，形成许多成熟的产品。但波导开缝天线阵的设计因为难度大、加工工艺要求高，发展缓慢，但在理论上和模型样机上取得了进展，同时也出现了用印刷振子代替波导开缝的天线阵，而且形成了成熟的产品，但由于波导开缝天线阵的显著特点，比如可实现低副瓣或极低副瓣的方向性图哺1，波导开缝天线仍占有十分重要的地位，而且由于计算机技术的发展，数控机床加工精度的提高，以及天线近场测量方法的出现，大大推进了波导开缝天线的发展。在国内直

5、到八十年代，地面导航技术才开始有所发展，引进了一批国外技术资料和成熟产品，至于波导开缝阵天线设计还处于起步阶段。在一些研究所里，取得了一些研究成果。例如西安导航技术研究所进行了低副瓣波导窄边开缝非谐振线阵的实践"1，并设计出一种赋形波导开缝线阵天线伸3；航天部25所进行了赋形槽天线的设计；南京14所进行了裂缝波导天线阵的设计，并研制出雷达波导阵天线。．目前，由于计算机仿真技术的快速发展，以及天线理论的成熟，波导开缝线阵天线技术已与国际接轨，技术文献和成果百花齐放，在制导和导航领域研制出很多成熟产品，例如南京技术研究所研制的超低副

6、瓣波导窄边裂缝阵列天线饽，，波导开缝阵着陆雷达天线等产品；西安技术研究所研制的微波着陆系统波导开缝阵天线n01：上海航天技术研究院802所研制的波导缝隙阵引信天线等；北京遥感设备研究所设计的弹上应用赋形开槽天线n”等。现在波导开缝线阵天线的设计方法越来越多，商业软件HFSS的应用已经普及，计算机容量和速度也极大提高，完全借助软件来设计波导天线阵成为可能¨刳。理论上有提出利用数字信号处理中数字滤波器窗函数理论来进行天线的综合设计方法，窗函数的幅度来决定阵元的馈电幅度，利用窗函数的离散傅立叶变换来分析天线的方向性n引。还有提出不等间

7、距和实数加权波导裂缝阵列天线的设计方法，实现了波导裂缝天线赋形波束的设计，丰富了波导裂缝阵列天线的设计方法C14Jo技术进步是无止境的，技术的发展在一定时期和一定领域内也有其先进性和不足之处，不同的研究方法和结论只代表各家之言。1．3本文主要内容及章节安排第一章绪论2第一章绪论在绪论部分首先介绍了本课题研究的背景，目前国内机场建设已具规模化，对导航设备的需求量与日俱增，导航设备国产化步伐提上日程，本课题的研究具有很重要的现实意义；其次分析了国内外研究的现状，在国外，六、七十年代技术发展成熟，国内导航设备的研制主要开始于八十年代，

8、九十年代取得一些显著成果，目前，由于计算机仿真技术的快速发展，以及天线理论的成熟，波导开缝线阵天线技术已与国际接轨，技术文献和成果百花齐放，在制导和导航领域研制出很多成熟产品。第二章矩形波导窄边开缝线阵的理论基础在本部分简要介绍波导的电磁场特性，对TElo波在波