【摘 要】
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X波段雷达具有较强的方位辨别能力,且安装灵活,机动性能好,应用较广泛。基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）是一种平面结构的新型传输线,具有体积小、重量轻、剖面低和易加工等优点。行波式波导缝隙天线阵具有阻抗带宽宽、电流分布易于控制的优点。在SIW结构上设计行波式缝隙天线阵可以将两者的优点进行结合,已成为了缝隙天线阵的热门研究方向。而已有的SIW缝隙天线
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X波段雷达具有较强的方位辨别能力,且安装灵活,机动性能好,应用较广泛。基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）是一种平面结构的新型传输线,具有体积小、重量轻、剖面低和易加工等优点。行波式波导缝隙天线阵具有阻抗带宽宽、电流分布易于控制的优点。在SIW结构上设计行波式缝隙天线阵可以将两者的优点进行结合,已成为了缝隙天线阵的热门研究方向。而已有的SIW缝隙天线阵的增益较低,且实现圆极化的方法较复杂。因此,本文主要围绕如何提高SIW缝隙天线阵的增益和实现圆极化展开研究,并设计应用于X波段雷达的SIW缝隙天线阵,具体完成的工作包括以下几个方面:（1）设计了一款加载矩形贴片的SIW横缝线极化雷达天线阵。此天线阵分为上、下两层,通过在下层行波SIW横缝结构上方加载12个矩形贴片,以提高天线阵的增益;上、下两层紧密贴合,故天线阵剖面低、结构紧凑。以波导横缝阵列相关理论为基础,对天线阵进行了设计与分析,并进行了实物制作与测试。测试结果表明:在中心频率9.41GHz附近,|S11|＜-15d B的阻抗带宽为290MHz（9.185～9.475GHz）,阻抗匹配良好;天线阵的增益为17.67d Bi,且在中心频率附近增益曲线较平坦;中心频率的水平面半功率波瓣宽度为6.5°,副瓣电平为-18.7d B,交叉极化鉴别率为57.7d B。所设计的天线阵不仅提高了增益,还提高了交叉极化鉴别率。（2）设计了一款基于SIW纵缝和变形矩形贴片的圆极化雷达天线阵。将上层加载的10个变形矩形贴片旋转45°放置,以形成圆极化辐射,并采用行波SIW纵缝结构进行馈电。此外,在上层介质基板的下表面与下层介质基板的上表面之间有空气层,以拓宽带宽。测试结果表明:|S11|＜-10d B的频率范围是9.0～12.8GHz;轴比小于3d B的带宽为460MHz（9.19～9.65GHz）,具有较宽的圆极化带宽;天线阵的圆极化增益为14.49d Bic,且在9.2～9.6GHz范围内,增益变化较平坦;中心频率9.41GHz的水平面半功率波瓣宽度为10.8°,副瓣电平为-24.41d B。所设计的天线阵不仅实现了良好的圆极化特性,还实现了较低的副瓣电平。（3）设计了一款基于改进SIW结构和双环贴片单元的圆极化雷达天线阵。采用双环圆极化贴片单元作为天线阵的辐射部分,并在改进SIW结构上蚀刻10个纵缝,作为天线阵的馈电部分。通过偏移SIW的短路针组合,使得各种激励情况下的全部纵缝位于同一直线上,进而双环贴片单元也是在一条直线上,以提高天线阵的辐射特性。测试结果表明:|S11|＜-15d B的阻抗带宽为540MHz（9.26～9.80GHz）;轴比小于3d B的带宽为204MHz（9.318～9.522GHz）;中心频率9.41GHz的水平面半功率波瓣宽度为10.6°,副瓣电平为-19.61d B,增益为15.34d Bic。所设计的天线阵不仅实现了良好的圆极化特性,还进一步提高了增益。
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