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宽带相控阵天线在雷达、通信、遥感等领域有着广泛的应用。在机翼共形等特殊应用场景对宽频带相控阵的剖面高度提出了更高的要求。强耦合超宽带相控阵通过增强偶极子天线单元之间的电容耦合来抵消地平面的电感,从而扩展了阻抗带宽。由于这一特点,与传统结构的相控阵相比,强耦合相控阵在减小天线剖面和宽角扫描等方面具有许多优点。另一方面,人工磁导体由于其能对入射的电磁波产生同相反射效应,因此使用人工磁导体作为天线的反射地板一直以来都被认为是缩减天线剖面的有效手段,但其存在带宽过窄,对宽带天线适用性较差等问题。本文围绕人工磁导体与强耦合超宽带天线阵相结合过程中的关键问题进行了研究,在P-L波段内实现了4个倍频程的低剖面强耦合相控阵的宽带宽角扫描。本文的主要内容包括以下几个部分:本文首先对低剖面强耦合超宽带相控阵天线的研究意义以及现状进行了回顾,并以直线阵和矩形平面阵为例对天线阵的辐射方向图进行了推导,详细对比了传统宽带天线的工作原理与基于强互耦效应的超宽带相控阵天线工作原理的区别。其次,详细介绍了人工磁导体作为天线反射地板的工作原理,并结合仿真分析了人工磁导体的几何结构因素和材料因素对其同相反射带宽的影响。研究结果表明增加人工磁导体介质基板的磁导率对扩大其同相反射带宽有十分显著的作用。第三,本文提出并设计了一种加载了磁介质型人工磁导体结构的低剖面强耦合超宽带相控阵天线,使用两个同轴直接对天线进行馈电时,在E面和H面实现±60°扫描(VSWR<3)条件下工作频带达到0.5-2.5GHz,且剖面高度仅为0.09倍高频波长。第四,考虑到磁介质型人工磁导体的加工局限性,本文提出了一种加载空气填充人工磁导体结构的强耦合超宽带相控阵。该天线在4.2:1(0.6~2.5GHz)的阻抗带宽下实现E面和H面分别扫描到±60°和±45度(VSWR<3),且剖面高度仅为0.254倍高频波长。当将单元组阵进行8×8的有限大阵列仿真时,由于阵列单元数较少,严重的截断效应使得天线的阻抗带宽带产生了偏移,最终实现了4:1(0.5~2GHz)的阻抗带宽,剖面高度为0.2倍高频波长。最后,加工了一款加载了人工磁导体结构的低剖面超宽带强耦合天线阵,并对天线进行了测试,测试结果与仿真结果吻合良好。