共形相控阵天线及其馈电网络的研究 摘要
共形相控阵天线由于可以安装在飞行器的表面，不影响载体的空气动力学性能，近年来日益得到重视。它采用电控扫描的方式，扫描速度快、波束控制灵活、抗干扰能力强，且可以同时完成目标搜索、跟踪、引导等多项功能，并能工作在日益复杂和恶化的环境中。但是共形相控阵天线的设计与分析还存在诸多困难：载体的曲率会影响天线阵的性能，大部分的计算方法在处理共形电大尺寸时显得繁琐而耗时长，尤其在毫米波频段，这个问题就更加突出。所以对共形相控阵天线的研究具有重要的意义。
本文主要讨论了与圆柱共形的毫米波相控天线阵及馈电网络的设计问题。首先设计了一种H型槽耦合馈电的贴片单元，该单元带宽达10.9%，增益为6.54 dB。并进一步设计了具有多层寄生贴片的天线单元，带宽扩展到22%，增益提高到7.18 dB，证实了这种天线的带宽可扩展性和增益可提高性。为了同传统微带天线阵对比，设计了两个2 × 2的平面天线子阵及其馈电网络，分析比较了两种馈电网络对天线阵辐射性能的影响，比较结果显示H型槽耦合馈电网络对天线阵的辐射性能影响更小，更适合大型阵列的设计。最后设计了4 × 4的H槽耦合馈电的圆柱共形阵和传统共面馈电圆柱共形阵，仿真结果显示H槽耦合馈电共形阵的带宽超过传统共面馈电共形阵的3倍以上，副瓣低4.4 dB，波瓣宽4.6°，而增益仅降低了1.63 dB。最后分别以所设计的4 × 4传统共形天线阵和H槽耦合馈电天线单元为基本单元，讨论了天线阵滚动面和子午面的波束扫描情况，证明了该圆柱共形阵可以实现滚动面内360°的扫描，并根据切比雪夫原理实现了天线阵子午面内45°的低旁瓣波束扫描。
关键词 毫米波；相控阵；共形；微带天线 目录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 国内外在该领域的研究进展 5
1.3 课题的研究内容 7
第2章 相控阵天线原理分析 9
2.1 相控阵天线介绍 9
2.2 相控阵天线的波瓣公式 10
2.3 相控阵天线的波瓣扫描 13
2.3.1 相控阵天线波瓣的实虚空间 13
2.3.2 天线的主瓣和副瓣 15
2.4 相控阵天线的方向性系数 15
2.5 共形相控阵天线基本原理 19
2.6 本章小结 21
第3章 毫米波微带天线单元设计与分析 23
3.1 微带天线设计方法 23
3.1.1 介质基板材料的选择 23
3.1.2 天线辐射单元的选择 24
3.1.3 贴片宽度W的选取 24
3.1.4 贴片单元长度L的确定 25
3.1.5 馈电方式的选择与阻抗匹配 25
3.2 矩形微带贴片天线的设计与仿真分析 26
3.3 H型槽耦合馈电微带天线单元的设计 28
3.3.1 单层寄生贴片单元设计分析 28
3.3.2 多层寄生贴片天线设计 30
3.4 本章小结 32
第4章 馈电网络的设计及寄生辐射分析 33
4.1 馈电网络基本分析 33
4.1.1 T型结功分器原理 34
4.1.2 二等分T型功分器的设计 35
4.2 馈电网络对阵列辐射性能影响的对比 36
4.3 本章小结 37
第5章 圆柱共形阵的设计与相控分析 39
5.1 柱面共形天线阵的各向同性变换(IT)设计理论 39
5.2 4×4圆柱共形阵的设计 40
5.3 共形相控阵天线分析 43
5.3.1 滚动面内的天线阵的波束扫描 44
5.3.2 子午面内天线阵的波束扫描 46
5.4 切比雪夫低副瓣 48
5.5 本章小结 51
结论 52
参考文献 53
攻读学位期间发表的学术论文 57
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 58
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 58
哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理 58
致谢 59
参考文献
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谁会把上面的引号改成不是这样的对称形式的呀？
攻读学位期间发表的学术论文
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杨国辉,吴群,孙凤林,马伟.一种具有定向性辐射的宽带对称阵子天线. 哈尔滨工业大学学报.2007,39增刊1：152~155
