低副瓣平面阵列天线设计

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1、2低副瓣甲面阵列天线设计应用前景。当今对于微带天线技术的研究主要集中在以下几个方面：高增益、低副瓣设计，这是近来微带天线领域研究较多的；小型化、宽带设计，这也是近来微带天线领域研究热点之一；多极化，多极化特性在天线应用中有众多优点，比如在目标识别和抗干扰方面的应用。本文所设计的雷达天线是根据某型军用中低空警戒雷达技战指标的要求而设计生产的，经过分析对比本文采用了微带印刷对称振子作为辐射单元，结合采用了微带功分器的功率分配网络组成了平面阵列天线，该雷达在方位面有良好的分辨能力，在垂直面能覆盖一定距离和高度的空域以实现雷达的中低空

2、对空搜索警戒任务；天线重量轻、剖面薄，易快速架设、撤收，机动能力强，可以完全满足技战指标的要求。1．2研究问题和方法本文根据某型军用雷达天线技战指标要求，论述了低副瓣平面阵列天线的研制过程。天线阵列的实现方案包括：天线阵面的组成、阵面分布、天线方位面及俯仰面方向图仿真、振子单元及行列馈网络的仿真设计。在天线研制中主要使用MATLAB编程仿真天线辐射振子单元的幅度和相位分布，用HFSS设计仿真了辐射单元一一微带印刷对称振子的方向图，用AnsoftDesigner仿真设计了微带功率分配器。所有仿真都加工出了实物，给出了测试结果，总

3、结了仿真结果与实际测试结果的差异与联系，最后结合实验的方法对天线做了进一步的调试和完善以满足技战指标。1．3内容安排和主要工作在第一章绪论中介绍了研究背景和应用前景，概况，提出了微带天线的未来发展方向。第二章，首先介绍了微带天线的结构和特点，射原理和微带天线基本分析方法。阐述了微带天线的特点和发展比较详细论述了微带天线的辐第三章，根据某型雷达的技战指标，仿真计算了天线的方位面方向图、垂直面赋形图以及辐射单元的功率、相位分布，确定了天线的实现形式、组阵结构和方法。第四章，先从对阵振子的基本理论开始介绍了印刷对称阵子的原理与设计方

4、第一章绪论3一法，印刷对称振子模型的建立，优化仿真，调试对比，以及加天线罩后对振子辐射的影响都傲了仿真和实物测试以及调试。第五章，论述了行馈网络实现方案，以及功率分配比例。着重阐述了微带功分器的仿真、调试，以及凡种不同隔离电阻的使用结果对比分析，最后总结了一些调试经验，并且通过仿真与实验相结合的方法解决了微带印刷对称振子和微带功分器以及微带功分器与空气带状线两者连接后驻波比变大的问题。4低副瓣平面阵列天线设计第二章微带天线基础理论2．1微带天线的结构和特点微带天线是由一块厚度远小于波长的介质基片和覆盖在它的两面上的金属片构成的

5、，其中一片金属片完全覆盖在介质板的一面，称为接地板，另一金属板的尺寸可以和波长相比拟，称为辐射元，辐射元的形状可以是方形、矩形、圆形、椭圆型等等，微带天线的形式就是以它的形状来命名的‘51，如图2．1。辐射元包包(c)【d)图2—1微带天线的不同形式(a)矩形；(b)圆形；(c)半圆形；(d)等边三角形微带天线的主要优点是体积小，重量轻，剖面低，容易做到与飞行器与其它物体共形，结构紧凑，性能可靠，容易实现双频段工作和圆极化形式。微带天线的主要缺点是频带窄，波瓣宽，增益不高，交叉极化大，功率容量低等。第二章微带天线基础理论2．2

6、微带天线的辐射原理【5】f6】h互图2—2微带天线辐射原理由于分析微带天线的方法不同，对它的辐射原理有不同的说法。我们以矩形微带天线为例，用传输线模型分析法讨论它的辐射原理，如图2—2微带天线辐射原理图【6】，设辐射元的长为L，宽为W，介质基片的厚度为h。可以将辐射元、介质基片和接地板视为一段长L的低阻抗微带传输线，在传输线的两端断开形成开路。根据微带传输线理论，由于介质基片厚度h<<九o(九。为工作波长)，场沿h无变化。在最简单的情况下，设沿W也无变化。在激励主模条件下，L=九∥2(垤微带传输线的导波长)的传输场结构如图2．

7、2(b)所示。在两开路端的电场可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量。由于L=九g／2，两垂直分量电场相反，水平电场方向相同。在垂直于接地板方向，两水平分量电场产生的远区场同相叠加，形成了最大辐射方向。因此，离开开路端的水平分量电场可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙，缝的宽度为△，，长度为w，两缝相距L=--A,g／2，缝的切线电场沿w均匀分布，电场方向垂直于w如图2．2(c)，传输线模型分析方法适合研究矩形微带天线，当微带天线的形状复杂时，必须用其他分析方法讨论其辐射原理。2．3微带天线基本分析方法【5】从微带天线

8、诞生以来，人们已经对其进行了大量的分析研究，其分析模型也从经验的传输线模型(TLM)．腔体模型(cM)发展到了现在的理论上完全严格的全波分析方法【1J【6】。传输线模型(TLM)是大家都熟悉的简化分析方法，它简单明了，从概念上说明了微带天线的辐射机理。它把矩形微带的两个开路端