应用于微多普勒效应雷达的阵列天线的研究与设计

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）应用于微多普勒效应雷达的阵列天线的研究与设计谭富文二〇一八年六月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111515034广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）应用于微多普勒效应雷达的阵列天线的研究与设计谭富文指导教师姓名、职称：吴多龙副研究员学科(专业)或领域名称：电子科学与技术学生所属学院：物理与光电工程学院论文答辩日期：2018年06月02日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster(MasterofEnginee

2、ringScience)TheResearchandDesignofArrayAntennaforMicro-DopplerEffectiveRadarApplicationM.E.S.Candidate:FuwenTanSupervisor:AssociateProf.DuolongWuJune2018SchoolofPhysicsandOptoelectronicEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要微多普勒效应在自然界、人类和动植物中是普遍

3、的现象，所以微多普勒效应雷达的成功研制将在监控、医疗、应急救灾、生物等领域具有广泛的应用前景。天线作为微多普勒效应雷达的关键组成部分，其性能将会影响雷达的可靠性。因此，微多普勒效应雷达要求天线具有小型化、宽频带、高增益、强方向性、共形和波束可控等特性。显然，单个天线难以满足这些高要求的应用场合，而微带阵列天线是一个多天线系统，可以通过选择单元天线的类型、数量和摆放方式，设置单元天线间的间距以及单元天线的激励幅度和相位等参数使其辐射方向图能够在特定的角度增强，而在特定的角度衰弱，以抵抗其他信号的干扰，提高辐射效率，可以更好地满足微多普勒效应雷达的实际应用要求。因此，为微多

4、普勒效应雷达研制多款微带阵列天线，使其能够满足不同特殊场合的应用要求，这将对微多普勒效应雷达的发展具有极其重要的意义。文中首先提出了一款紧凑型宽带端射阵列天线，其采用单层基板并引入T型缝以减小阵列天线的整体尺寸，从而实现紧凑型的平面设计，使其易于集成到微多普勒效应雷达中。此外，所提出的宽带端射阵列天线采用中心对称的单元天线布局、相同的激励幅度以及顺时针方向90°，270°，0°，180°的相位分布，获得了良好的端射性能。经加工测试，该阵列天线的工作频带为5.72-6.71GHz，绝对带宽为0.99GHz，满足宽带特性的要求。文中接着提出了一款紧凑型定向开缝阵列天线，其包

5、括新颖的E型缝嵌入馈电式单元微带天线、中心对称的单元天线排列方式以及中心对称的馈电网络设计，从而实现了斜向上定向辐射。此外，所提出的定向开缝阵列天线采用了紧凑型平面设计，易于集成到微多普勒效应雷达中，且较低的加工成本有利于工业推广。文中最后提出了一款定向共形阵列天线，其由八棱台模型、第一子阵列、第二子阵列和总馈电网络该组成。其中，第一子阵列和第二子阵列相间安装在微多普勒效应雷达的8个侧面上，从而实现共形设计，因此该天线具有低剖面、低空气阻力、小体积、低成本等特性，适用于雷达的高速运动场合。此外，所提出的定向共形阵列天线采用对称的单元天线布局，相同的激励幅度以及顺时针方向

6、0°，180°，270°，90°的相位分布，获得了良好的斜向下定向辐射性能。由此可知，所提出的定向共形阵列天线为微多普勒效应雷达提供了一种新的集成方式，可以满足微多普勒效应雷达的特殊应用要求。I广东工业大学硕士学位论文总的来说，本文为微多普勒效应雷达设计了3款微带阵列天线，能够满足不同特殊场合的应用要求，这将对微多普勒效应雷达的发展具有极其重要的意义。关键词：微多普勒效应雷达；微带阵列天线；定向辐射；小型化；共形IIABSTRACTABSTRACTThemicro-Dopplereffectisacommonphenomenoninnature,humanbeings,

7、animalsandplants,sothesuccessfulresearchofthemicro-Dopplereffectiveradarwillhaveawiderangeofapplicationprospectsinthefieldsofsurveillance,medicalcare,emergencyresponseandbiology.Asakeycomponentofthemicro-Dopplereffectiveradar,theperformanceofantennawillaffectthereliabilit