微帶反射陣及低剖面諧振腔天線研究.pdf

1、現(xiàn)代雷達(dá)、無線通信和電子對抗等領(lǐng)域的飛速發(fā)展和電子設(shè)備的不斷升級對天線提出了越來越高的要求。微帶反射陣列和諧振腔天線由于具有體積小、重量輕、饋電簡單、波束可賦形和控制、易于加工、成本低廉等特點,逐漸受到人們的關(guān)注且已成為天線領(lǐng)域的重要研究方向。
　　本文緊密結(jié)合研究課題,以寬帶微帶反射陣和低剖面諧振腔天線為設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行了深入研究。所取得的主要研究成果可概括為:1.作為研究工作的基礎(chǔ),首先對基于譜域矩量法和Floquet模式展開理論

2、的平面周期結(jié)構(gòu)全波分析方法進(jìn)行了研究。在譜域中建立了單層周期結(jié)構(gòu)的電場積分方程,并采用Galerkin方法來求解。多層周期結(jié)構(gòu)則通過廣義散射參數(shù)的級聯(lián)技術(shù)進(jìn)行分析。最后,通過數(shù)值實驗驗證了譜域矩量法的準(zhǔn)確性。2.基于Fabry-Perot干涉理論設(shè)計了高增益的低剖面諧振腔天線。首先,將平面電磁帶隙結(jié)構(gòu)作為諧振腔天線的地板,極大地降低了腔體的高度。其次,在低剖面諧振腔中嵌入圓極化工作的微帶貼片實現(xiàn)了天線的高增益圓極化輻射特性。最后,基于人

3、工電磁材料覆層高反射率及低反射相位的特性,提出了一種無需電磁帶隙結(jié)構(gòu)地板的高增益低剖面諧振腔天線。3.提出了一種亞波長矩形貼片反射陣單元結(jié)構(gòu),將其用于反射陣中實現(xiàn)了反射陣天線的線-圓極化轉(zhuǎn)換功能。與傳統(tǒng)的諧振型貼片相比,亞波長貼片具有不同頻率相位響應(yīng)曲線更加一致的特性,從而展寬了天線的工作帶寬。另外,利用一種新穎的亞波長單元設(shè)計了一個基于單元旋轉(zhuǎn)技術(shù)的圓極化反射陣天線。由該單元的旋轉(zhuǎn)引起的相位補(bǔ)償與頻率無關(guān),因此該反射陣能夠在較寬的頻帶

4、范圍內(nèi)實現(xiàn)良好的增益和圓極化輻射性能。4.對大口徑賦形波束反射陣天線進(jìn)行了深入研究。首先,研究了基于交集方法的限相位綜合技術(shù),并利用該技術(shù)綜合得到了反射陣口面的相位分布。為避免陷入局部極值,提出了一種產(chǎn)生合理初始點的方法。由該初始點出發(fā),利用具有一致性約束的簡單交集方法進(jìn)行綜合可得到理想的結(jié)果。實際制作了一個雙頻雙極化賦形波束的反射陣天線并進(jìn)行了實驗測試。測試結(jié)果驗證了設(shè)計方法的正確性。在大口徑反射陣天線的寬帶設(shè)計中,首先,提出了一種確