● 摘要
相控阵天线是从阵列天线发展起来的,采用电子方法实现天线波束指向在空间扫描, 具有波束扫描快、波束控制灵活、抗干扰能力强、空间功率合成能力、与载体平台共形等能力等,可以同时完成目标搜索、跟踪、引导等多项功能,能在日益复杂和恶化的工作环境中正常工作。近年来,随着有源相控阵雷达技术的飞速发展,相控阵天线凭借其强大的功能受到广泛的关注。但目前相控阵天线还是以平面阵列天线为主,平面相控阵存在着一些缺点,例如:波束扫描范围窄,天线波束宽度随扫描角的增大而增加,相应天线的增益和扫描精度则随着扫描角的增加而降低。此外,天线单元间的互耦效应是扫描角的函数,天线单元驻波随扫描角的增大而变化,难以实现宽扫描角匹配,天线副瓣电平也往往随扫描角的增大而提高。因此,如何设计共形相控阵,提高相控阵性能已成为广泛关注的焦点。
本论文首先采用缝隙耦合馈电、寄生单元、天线加载等方法设计了一种适用于共形相控阵的高隔离度低交叉极化天线单元,对天线单元进行建模仿真及参数优化,并加工了天线实物,将实测结果与仿真结果进行了比较分析;随后研究共形相控阵的设计,介绍了平面天线阵及共形天线阵方向图计算的方法,使得计算圆台共形相控阵的方向图得以实现。设计了多种共形相控阵,讨论不同单元样式、不同共形方式对天线阵性能的影响,设计了多种载体共形相控阵并研究不同载体共形时天线阵的性能差异;最后研究了共形相控阵的方向图综合问题,研究泰勒方向图综合法、切比雪夫综合法在共形相控阵中应用,并设计出低副瓣低交叉及化共形相控阵。
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