x波段vivaldi陣列天線單元與互耦分析

《x波段vivaldi陣列天線單元與互耦分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、第1章緒論天線包含由Texas儀器公司承制的2000個(gè)MTT為2000小時(shí)，輻射功率為10W的X波段的T／R組件，該雷達(dá)具有遠(yuǎn)距離引導(dǎo)搜索、多目標(biāo)跟蹤、中距離空空導(dǎo)彈數(shù)傳、群目標(biāo)識(shí)別判斷和氣象探測(cè)等“能在任何時(shí)間、幾乎同時(shí)看到任何地點(diǎn)和目標(biāo)”的技術(shù)功能和工作方式。2000年，美國(guó)國(guó)防部聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)(JSF)項(xiàng)目辦公室為第四代戰(zhàn)斗機(jī)F．35開(kāi)發(fā)新型機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)AN／AGP．81，并于2005年8月進(jìn)行了兩次AN／AGP．81試飛，新一代F．35具有當(dāng)前世界上最先進(jìn)的電．光分孔徑及定位系統(tǒng)、寬帶截獲接收機(jī)和空空／空地輻射定位軟件。圖1．1功能強(qiáng)大的“宙斯盾”相控陣?yán)走_(dá)我國(guó)在x波段艦載相

2、控陣系統(tǒng)方面也有所研究，1989年，國(guó)內(nèi)已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)了x波段無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)．344，主炮火控雷達(dá)，并成功用于裝備海軍大中型作戰(zhàn)艦艇，其帶寬1GHz左右(10％)。目前為止，國(guó)內(nèi)對(duì)X波段有源相控陣?yán)走_(dá)進(jìn)行了相關(guān)研究，帶寬也在1GHz左右，并進(jìn)行了樣機(jī)制作和實(shí)驗(yàn)。近年來(lái)，空中活動(dòng)的增多，各式飛行器的性能逐漸提高，相控陣?yán)走_(dá)需要在多功能、多目標(biāo)情況下完成不同的任務(wù)，尤其是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中面臨著反輻射導(dǎo)彈、綜合性電子干擾、目標(biāo)隱身以及低空超低空防御等威脅。1．2．2陣列天線互耦抑制技術(shù)陣列天線中單元天線之間的耦合直接影響天線性能，如輻射方向圖失真，副瓣升高，增益改變等，因此，陣列天線的去耦是設(shè)計(jì)中必須考

3、慮的問(wèn)題。通常有兩種方法去耦，一種是建立陣列天線的互耦系數(shù)矩陣，進(jìn)行互耦補(bǔ)償【l31，另一種是對(duì)天線結(jié)構(gòu)本身進(jìn)行改進(jìn)。目前，已有很多科學(xué)家利用EBG結(jié)構(gòu)和DGS缺陷地結(jié)構(gòu)的表面波帶隙特性來(lái)減小天線陣的互耦【14】?！?7】，以提高天線陣性能。AbbasAliLoftiNeyestanak等人114】提出了一種蘑菇狀EBG結(jié)構(gòu)來(lái)抑制表面波的傳播，大大降低了單元間的互耦。但EBG結(jié)構(gòu)需要較多的周期性單元，會(huì)增加天線的面積，而DGS缺陷地結(jié)構(gòu)體積小、結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。這哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文兩科，結(jié)構(gòu)多用于微帶貼片天線中，本文將DGS結(jié)構(gòu)用于Vivaldi天線。電磁帶隙結(jié)構(gòu)【1引EBG．Elect

4、ronBandGap可以由介質(zhì)材料周期性的排列組成，E前有各種EBG結(jié)構(gòu)，EBG微帶線是在介質(zhì)板中打周期性的孔，或者是在金屬導(dǎo)帶和接地板上刻蝕周期性的孔實(shí)現(xiàn)，在接地板上刻蝕EBG結(jié)構(gòu)，其阻帶比較寬，比較深，偃．：是通帶部分波紋很大，由于EBG結(jié)構(gòu)的特性，很多科學(xué)家將其用于天線陣列設(shè)計(jì)中，例如在微帶天線設(shè)計(jì)中，由于微帶天線頻帶窄、高次模嚴(yán)重等會(huì)降低天線的工作效率，將EBG結(jié)構(gòu)引入微帶天線后，就可以在一定程度上解決這些問(wèn)題，起到一定的改善一乍用。另外一點(diǎn)是，微帶天線表面波的產(chǎn)生降低了天線的輻射效率，在相控陣天線應(yīng)用中，因其介質(zhì)襯底天線工作效率較低，同時(shí)輻射至介質(zhì)里的能量激起慢波以及表面波，從而

5、造成陣列天線單元之間產(chǎn)生串?dāng)_以及噪聲，將EBG引入陣列天線中，可以降低單：元之間的串?dāng)_和噪聲，并可以增大各天線單元之間的隔離度，顯著降低單元之間的互相藹合，對(duì)于整體設(shè)計(jì)而言具有重大意義。另外一種互耦技術(shù)【18】就是缺陷地結(jié)構(gòu)即DGS結(jié)構(gòu)，典型的DGS結(jié)構(gòu)是刻蝕在：金屬地板上啞鈴結(jié)構(gòu)如圖1．2，其傳輸特性由缺陷地的幾何尺寸以及介質(zhì)基板的特性參數(shù)決定。不同于EBG結(jié)構(gòu)，單個(gè)缺陷地結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的微帶線，在一些頻率上具有奉：減極點(diǎn)以及截止頻率。啞鈴狀的缺陷地單元可等效成一個(gè)電容C和電感L的并聯(lián)電路的，。侈F工~-a-,。缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS結(jié)構(gòu))DGS同EBG一樣是在接地板上刻蝕圖形，但是并：不像E

6、BG那；洋擁有周期性結(jié)構(gòu)，相對(duì)于EBG結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，易于制作，因此：i生微波集成電路和天線設(shè)計(jì)中應(yīng)用極為廣泛。DGS在接地板上刻蝕缺陷圖形，擾亂了接地板表面的電流分布，從而改變傳輸線特性。處于中心位置陣元的電磁環(huán)境較為相似，處于邊緣的陣元由于兩側(cè)單元分布刁：對(duì)稱將導(dǎo)致各單元電流分布會(huì)有較大不同，改變?cè)瓉?lái)的電流分布，這時(shí)我們就需要對(duì)激勵(lì)幅度和相位大小進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)來(lái)減小陣列單元之間的耦合，通過(guò)調(diào)節(jié)天線陣單元的激勵(lì)4第1章緒論來(lái)補(bǔ)償其耦合影響，這種技術(shù)本：丈不多做介紹，重點(diǎn)我們從改善天線結(jié)構(gòu)出發(fā)，以期達(dá)到相同的目的。1．3論文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排本課題中，首先閱讀了近年來(lái)關(guān)于Vivald

7、i天線單元及其陣列互耦抑制方面的文獻(xiàn)資料，從中受益匪淺，并認(rèn)真學(xué)習(xí)了幾種電磁仿真軟件，對(duì)Vivaldi天線的發(fā)展?fàn)顩r和實(shí)際應(yīng)用都有了較深的了解。本文主要對(duì)Vivaldi天線的理論分析和軟件仿真進(jìn)行了相關(guān)研究，并詳細(xì)分析了基于微帶．槽線饋電的Vivaldi天線各參數(shù)對(duì)其性能的影響，重點(diǎn)介紹了饋電部分參數(shù)對(duì)S參數(shù)的影響，基于軟件仿真對(duì)天線單元參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定了Vivaldi天線單元的基本尺寸，確保天線在能在X波段能有