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16×16毫米波相控阵天线的研究与设计

石晶  
【摘要】:随着现代无线技术的快速发展,毫米波相控阵天线以其体积小、重量轻、探测精度高、反应速度快、功耗低、适用范围广等优点,在军用和民用领域得到越来越广泛的应用。对天线单元的设计和阵列方向性的研究是毫米波相控阵天线设计和实现中的关键技术之一。本文针对高频、高增益、多种波束及多种状态扫描的需求提出了一种相控阵列天线模型。此阵列具有工作频率高,增益大,扫描范围广的特点。论文的主要内容包括以下几个部分: (1)分别针对高频圆极化宽频带设计要求,设计了ka波段方形切角微带贴片单元和圆形抠槽微带贴片单元两种阵列的单元形式。对两种单元在阵列中的性能进行了比较分析,确定阵列最后的单元形式,即方形切角微带贴片单元。 (2)在不影响技术指标的基础上,通过调节阵元间距,减小单元间耦合程度。间距确定后,对阵元间耦合对本阵列模型产生的影响进行了系统的分析。结果表明:对于本阵列模型,间距一定时,阵元间的耦合是可以忽略的。 (3)确定阵列排布方式,即等间距分布16×16的方形平面组阵方式。分别采用道尔夫-切比雪夫分布和泰勒分布两种方式分别对阵列馈电进行加权,得到阵列波束的多种状态和较大的扫描范围。天线阵列增益很高,副瓣电平低于-20dB。


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