有源相控阵天线单元及阵列辐射特性研究

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1、东南大学硕士学位论文有源相控阵天线单元及阵列辐射特性研究姓名：侯付平申请学位级别：硕士专业：电磁场与微波技术指导教师：徐金平20070308摘要有源相控阵雷达己成为当今相控阵雷达发展的一个重要方向。随着数字与模拟集成电路技术及功率放大器件的快速发展，有源相控阵技术正由雷达向通信、电子战、定位、导航等领域发展，应用越来越广泛。在设计有源相控阵天线时，对天线单元及阵列的辐射特性进行分析研究是非常有必要的。本文在有源相控阵天线单元设计、相控阵天线扫描特性分析、计入互耦的天线阵方向图分析及部分单元失效分析等方面进行了以下研究：l，根据有源相控阵对辐射单元的要求，通过对各种天线类型的

2、仿真分析选定了有源相控阵天线的单元类型，即准八木天线。对准八木天线在频带宽度、波瓣特性、交叉极化及单元间互耦等方面进行了详细的分析，在此基础上对准八木天线的结构进行了适当改进，改进后的准八木天线有效地减小了H面斜相邻的两单元之间的互耦。2．利用有限元仿真软件HFSS通过设置周期性边界条件对单个天线单元进行仿真就能得到该单元处于无限阵列环境中的有源反射系数随扫描角的变化规律。本文采用该方法对印刷偶极子相控阵进行了仿真，并将所得结果与文献中采_Ll{矩量法所得结果进行了比对，吻和很好，验证了该方法的正确性。采用这种方法对准八木天线和改进的准八木天线组成三角形栅格相控阵时的扫描特

3、性进行了分析，发现它们的有效扫描范围较窄。本文对准八木天线和改进的准八木天线组阵时采取去除部分介质板和接地板的措施有效地拓展了阵列的扫描范围，使扫描范围增大了200左右。3，对单元激励方向I羽方法进行了适当改进提出了一种近似的单元激励方向图方法，从而克服了单元激励方向图方法不适合于分析单元结构复杂的较大规模阵列的困难。采用近似的单元激励方向图方法对以偶极子为单元的矩形栅格矩形平面阵、三角形栅格六边形平面阵进行了分析，并与SuperNEC对整个阵列仿真所得结果进行了比较，验证了近似的单元激励方向图方法韵准确性。采用近似的单元激励方向图方法计算了准八木天线六边形平面阵、改进的准

4、八木天线六边形平面阵的方向图。采用遗传算法对六边形平面阵的激励分布进行了优化，使副瓣电平较低。采用遗传算法找出了哪些单元失效对六边形有源相控阵的副瓣性能恶化最厉害，并通过比较这些单元失效前后整个阵列的副瓣电平，从而评估部分单元失效对六边形有源相控阵天线副瓣性能的影响程度。关键词：有源相控阵，准八木天线，有源反射系数，有源输入阻抗，扫描盲角，单元激励方向图方法，遗传算法，单元失效东南大学硕士学位论文AbstractNowadays，activephasedarrayradarisasignificantdevelopmentinphasedarrayradar．withthe

5、rapiddevelopmentofdigitalandanalogintegratedcircuitandpoweramplifiercomponenLactivephasedarrayismoreandmorefrequentlyappliednotonlyinradar,butalsoincommunication，electronicwar,positioningsystem，navigationandere．Whendesigningactivephasedarrayantenna,itisveryimportantandnecessarytoanalyzeand

6、researchtheredimioncharacteristicsofantennaelementandarray．Inthisdissertation，thefollowingWOrkabouttIleactivephasedarrayantennaisdone：1．Basedontherequirementoftheradimionelementforactivephasedarrav’manykindsofantennaai'eanalyzedandthequasiⅥIgiallteamaisultimatelyselectedastheradiationeleme

7、ntforactivephasedarray．Thefrequencybandwidth,beamwiath,c／'OSSpolarizationandmutualcouplingofthequasiYagiantenna&reanalyzedandthenthestructureofthequasiYagiantennaismodifiedproperly,TheadvantageofthemodifiedquasiYagiantennaisthatthemutualcouplingbetweentheslant