宽带宽角度扫描平板阵列天线技术研究

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1、上海交通大学硕士学位论文宽带宽角度扫描平板阵列天线技术研究硕士研究生：杨迪学号：1110349030导师：金荣洪教授副导师：梁仙灵副教授申请学位：工学硕士学科：电子科学与技术所在单位：电子信息与电气工程学院答辩日期：2014年5月授予学位单位：上海交通大学万方数据上海交通大学硕士学位论文DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterDESIGNOFBROADBANDPLANARARRAYANTENNASWITHWIDESCANNNINGANGLECand

2、idate：DiYangStudentID:1110349030Supervisor：Prof.RonghongJinAssistantSupervisor:AssociateProf.XianlingLiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectronicsScienceandTechnologyAffiliation：SchoolofElectronicsDateofDefence：Degree-Conferring-Institution：Shanghai

3、JiaoTongUniversity万方数据上海交通大学硕士学位论文宽带宽角度扫描平板阵列天线技术研究摘要随着无线通信技术的迅猛发展，电子战如电子侦察、电子对抗等技术在现代战争中变得越来越重要，且这些系统的发展面临着越发苛刻的要求，如实现多目标、全空域的快速跟踪，全频段、高效率的抗电子干扰等。相控阵天线作为这些收发无线系统的一个关键部件，其发展应与系统需求保持同步，即宽频带、高增益、宽角度扫描、低剖面等性能。现有相控阵天线主要有两种形式，一种为机械扫描方式，该类型阵列面临体积大、结构重、扫描速度慢、难与载体共形等问题。另一种为电子扫描方式，该类

4、型阵列主要面临扫描角度小的问题。目基于此，本论文通过研究阵列单元的宽波束技术、阵元间的互耦抑制技术来提高电子扫描相控阵天线的扫描角度。首先，概述本论文的研究背景和意义，综述宽带宽波束天线、阵列去耦技术和宽带宽角度扫描阵列天线发展现状。其次，研究一种印刷偶极子单元构建的宽角度扫描阵列天线，提出一种带扼流槽的格子型背腔和一种蝶形隔离振子设计。仿真和实验结果表明，带扼流槽的格子型背腔和蝶形隔离振子能有效抑制印刷偶极子间的互耦，使阵列的扫描角度和工作带宽能获得很大提升。在阵元间距0.44λ的条件下，该阵列天线能够实现±48°范围扫描，并具有5.5~7.

5、5%的工作带宽。然后，研究一种印刷矩形缝隙天线构建的宽角度扫描阵列天线。通过有效设计一种凹形金属背腔，提高了单元的单向辐射、带宽和波束宽度等性能，进而实现矩形缝隙天线阵列的宽带和宽角度扫描。仿真和实验结果表明，在阵元间距约0.5λ的条件下，该阵列天线在±56°扫描范围内，实现了3.52GHz的工作带宽，覆盖频率范围8.12~11.64GHz。I万方数据上海交通大学硕士学位论文再后，研究一种带有U型去耦振子的微带扫描阵列天线。该阵列以矩形微带贴片作为阵元，采用与矩形贴片谐振频率相同U型隔离振子去除阵元间耦合。仿真结果表明，与传统的矩形微带阵列相比

6、，带有U型去耦振子的扫描阵列的最大扫描角度由±25°增大到±40°。最后，给出本论文总结和展望。关键词：宽频带、宽波束、隔离振子、宽角度扫描II万方数据上海交通大学硕士学位论文DESIGNOFBROADBANDPLANARARRAYANTENNASWITHWIDESCANNNINGANGLEABSTRACTWiththerapiddevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,electronicwarfareincludingelectronicreconnaissanceandelectronicc

7、ountermeasures(ECM),isbecomingmoreandmoresignificantinthemodernwar.Also,thesesystemsarefacedwithincreasinglystringentrequirements,suchasrealizingmulti-targetandwholeairspacetracking,fulloperationbandandhighefficiencyelectronicanti-interference,andetc.Phasedarrayantennaisoneo

8、fthekeycomponentsinwirelesssystems,soitsdevelopmentshouldkeeppacewiththat.W