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超宽带天线小型化及低RCS设计

李界人  
【摘要】:超宽带(Ultra-wideband,UWB)技术在雷达、通信、电磁侦测、电子干扰等领域均得到广泛应用并在持续向前发展。超宽带天线作为射频(Radio frequency,RF)信号的发射和接收终端在各种超宽带系统中具有重要的地位。各种应用领域的不同需求对超宽带天线的小型化和低RCS设计提出了越来越高的要求。论文以此需求为背景,开展了针对Vivaldi天线的小型化和低RCS设计。所完成的工作如下:论文首先以超宽带技术在军事与民用中的应用为依据,介绍了超宽带天线尤其是Vivaldi天线的应用背景和国内外进展。分析了近期国内外超宽带Vivaldi天线技术的研究热点与发展重点。然后对超宽带Vivaldi天线小型化及低RCS设计进行了研究,通过分析超宽带锥削槽天线的结构和工作机理,提出了一种新型的边缘加载吸波材料(Microwave-absorbing materials,MAMs)的Vivaldi天线设计方案,优化了天线的表面电流分布,从而使天线频带内的辐射特性得到明显改善,同时实现了天线的RCS减缩。论文对天线的加工实物进行了驻波特性测试与方向图的暗室测量。测试结果证明,天线良好的工作性能符合设计的目标与各项参数指标;接着论文对超宽带锥削槽天线的馈电结构进行了研究与分析,提出了一种改进馈电结构的平衡对踵Vivaldi天线,使天线实现了小型化及RCS减缩。仿真与测试结果表明该天线有着良好的工作性能,实现了预期的设计目标。最后论文讨论了阵列天线设计中的一些基础共性技术。论文所提出的设计方法可以被推广应用到多种宽带天线设计中。所设计的天线可以应用于多种超宽带系统,并具有很好的隐身特性与较小的尺寸。其实际工程价值和应用潜力较大。


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