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圆形共形相控阵天线的设计与分析

李有铭  
【摘要】: 相控阵技术,早在20世纪30年代后期就已经出现,我国从六十年代开展相控阵天线技术的研究。近年来,以军用为主的天线技术在国民经济建设中的应用日益增多,不断扩大其民用范围。天线技术在经济建设、科学研究方面出现的新需求也是天线技术包括相控阵天线技术发展的推动力,并且将日益增强。 本文首先介绍相控阵天线的发展现状及技术特点,从结构简单,应用广泛的直线阵和矩形平面相控阵天线入手,给出了相控阵天线的一些基本参数、波瓣公式及仿真结果。分析阵元数,阵元间距和空间结构对天线性能的影响,结合三角形栅格天线和圆环形共形相控阵天线的特点给出圆形共形相控阵天线。 其次在天线的设计上,分析天线的辐射阵列,移向单元和馈电网络,使其在结构上具有对称性,以步进的形式激励实现全方位角的扫描;使各阵元所需相位补偿量和延迟线移相器可提供的移相量互补,工作频率宽开;使扫描多样化,馈电网络较之平面阵或直线阵更加简化。 最后讨论其方向图的推导,借助Matlab仿真软件分析在阵元不同的情况下辐射功率和主瓣与旁瓣的变化,改变阵元馈电信号相位检测其是否具有相控扫描优点。与矩形栅格做对比,得出主瓣波束宽度优于同等条件下的矩形栅格平面阵,在辐射功率大致相同的情况下,所需阵元数少于矩形栅格平面阵,降低成本。


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