【摘 要】
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为提高飞行器、雷达等器件多目标、大空域的跟踪和探测能力、扩大波束覆盖区域,阵列天线具备宽角扫描性能是尤为重要的。而共形阵列以其独特的结构优势,能够使阵列波束方向快速切换实现大角度扫描,并且不改变载体的空气动力学性能。因此,本文以共形阵列为核心,研究了其宽角扫描、宽带宽角扫描性能的实现,具体内容如下:1.共形阵列宽角扫描特性的研究。针对共形阵列在波束扫描过程中出现的极化问题,提出相位补偿的方法;进一
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为提高飞行器、雷达等器件多目标、大空域的跟踪和探测能力、扩大波束覆盖区域,阵列天线具备宽角扫描性能是尤为重要的。而共形阵列以其独特的结构优势,能够使阵列波束方向快速切换实现大角度扫描,并且不改变载体的空气动力学性能。因此,本文以共形阵列为核心,研究了其宽角扫描、宽带宽角扫描性能的实现,具体内容如下:1.共形阵列宽角扫描特性的研究。针对共形阵列在波束扫描过程中出现的极化问题,提出相位补偿的方法;进一步对阵列进行稀疏优化,在不同扫描角上应用不同的有效阵元,降低阵列功耗的同时改善阵列的方向图特性。在此基础上,设计了形状共形的半球形阵列天线,对部分阵元进行180°相位补偿,解决了阵列的极化问题,实现了方位向0°~360°的全向扫描和俯仰向-90°~+90°的宽角扫描,进一步验证了理论的正确性。2.共形阵列宽带宽角扫描特性的研究。通过提高天线单元的带宽来实现阵列的宽频带特性。设计了基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)缝隙天线和耦合馈电天线,将两款宽带天线单元分别组成阵列,使阵列实现了宽频带、大角度扫描。将第一款天线单元组成圆环阵列,在工作频带内的不同频点处实现了方位向0°~360°的全向扫描;将第二款天线单元组成环形阵列,在不同频点处实现了方位向±45°的宽角扫描,将单元进行改进后组成形状共形的柱形阵列,在不同频点处均能实现方位向和俯仰向的宽角扫描。最后,对SIW缝隙天线单元和环形阵列加工测试,测试与仿真结果吻合良好,进一步验证了设计方法的正确性。
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