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锥台共形阵天线与特定用途天线研究

张凡  
【摘要】:论文结合科研项目进行选题研究,文中论述了锥台共形阵天线与特定用途天线的设计问题。 论文的主要研究工作分为两个部分,第一部分研究工作研究了具有轴向辐射波束的锥台共形阵天线,并在此基础上,设计了极化可变的锥台共形相控阵天线。第二部分研究工作研制了几种特定用途天线,包括宽频带宽波束锥削缝隙天线、高增益与特定波束微带阵列天线以及基于阵元旋转技术的副瓣抑制阵列天线。研究工作的主要内容和成果概括如下: 1.在锥台共形阵天线研究中,提出了基于投影规则的单元极化设计方法,使锥台共形阵天线实现了主波束轴向辐射的特性;设计了64元锥台共形阵天线,采用标准软件法验证了所提出方法的有效性,并讨论了主要结构参数对于阵列辐射特性的影响。 2.对锥台共形相控阵天线设计中,分析了不同阵元排布方式对阵列辐射特性的影响,确定了适合的阵元排布方式。选用双极化微带贴片天线作为锥台共形相控阵的单元天线,分析设计了384元锥台共形相控阵天线的辐射特性,采用自适应差分进化算法结合改进型Bernstein多项式优化阵元的激励幅度分布,实现了锥台共形相控阵天线在方位角0°~360°,俯仰角-40°~40°范围内的波束扫描。 3.在宽频带宽波束锥削缝隙天线设计中,分析设计了三种基于加载技术的宽频带宽波束锥削缝隙天线的电特性。实测结果表明,基于加载技术所设计的三种锥削缝隙天线在较宽的频带范围内,实现了宽波束覆盖的特性。 4.研制了高增益与特定波束微带阵列天线。针对无人机机载通信系统和点对点无线通信系统的需求,采用HFSS软件分别设计了小型化、高增益、轻重量微带阵列天线和特定波束微带阵列天线,在此基础上,加工了实验样机,样机测量结果表明,天线性能满足工程需求。 5.基于阵元旋转技术的副瓣抑制阵列天线研究中,以均匀平面微带阵列天线为例,分析研究了阵元旋转技术抑制阵列方向图副瓣电平的原理及特点,讨论了阵元旋转技术的优缺点。在此基础上,设计了一种宽频带副瓣抑制阵列天线,通过优化阵元的间距和旋转角度在42%的相对带宽范围内实现了阵列方向图副瓣电平的抑制。


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