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相控阵天线模式项散射研究

张志春  
【摘要】:本文采用多种工程预估方法对大规模相控阵天线模式项散射特性进行分析。首先,采用Ansoft HFSS对工作在X波段上的准八木天线单元的散射特性进行仿真,研究了不同负载对天线散射特性的影响。在此基础上,采用HFSS阵列综合预估技术计算了近2000个单元的准八木天线圆形阵列的增益,并通过估算获得天线模式项雷达散射截面(RCS)。考虑了均匀矩形阵列相控阵天线在不同波束扫描角度下的散射特性。由于通过HFSS软件仿真得到了天线单元的精确增益方向性图,相对于传统预估技术,大大提高了计算精度。HFSS阵列综合技术可以对任意排列的天线阵列进行仿真分析,成为模式项散射预估技术中的一大优势。 对于规则排列的均匀矩形阵列问题,同样也可以利用传统的预估方法来研究。本文给出了数学公式和近似综合两种近似方法计算了准八木天线均匀矩形阵列的天线模式项RCS。这两种方法虽然计算精度有所下降,但是效率很高,在工程中可以快速、准确估算天线阵列的模式项散射特性。 波导裂缝天线也是一种相控阵天线形式,本文设计了一款工作在X波段的高增益波导裂缝天线,给出了该波导裂缝天线的方向性图、回波损耗等辐射特性参数。研究加载不同负载时的雷达散射截面(RCSs),得出其天线模式项散射的贡献。最后,利用类似于上述的近似方法计算该波导裂缝天线的模式项散射,即通过把馈源反射系数简单近似为电压反射系数,将HFSS仿真得出的回波损耗(RL)和增益方向图代入天线模式项散射计算公式,得出波导裂缝天线的天线模式项RCS。 本文给出的几种相控阵天线模式项散射预估技术,可以为相控阵天线的隐身设计提供工具和手段,具有一定的工程应用价值。


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