超宽带宽角扫描Vivaldi天线阵列的研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuyugugu
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迄今为止,现代超宽带电扫描系统中最流行的阵列单元是Vivaldi天线。本文将灵活使用不同的Vivaldi天线单元设计符合不同工程需求的相控阵天线,展现其卓越的工程价值。论文的主要工作如下:1.超宽带宽角扫描紧耦合Vivaldi天线阵列本文将基于40mm固定间距的工程要求设计一款工作于2GHz~8GHz(保证2GHz~4GHz的电性能)的电扫描相控阵天线。为了满足项目耐高功率的需求我们选择金属Vivaldi天线作为阵列天线单元,并采取紧耦合的策略拓展天线的低频工作带宽。在解决使用无限大周期仿真单元设计有限大阵列过程中遇到的边缘单元性能较差的问题时,我们选择了通过在阵列边缘加载哑元的方式处理。我们通过在E面相连的两阵元间加载金属板的方式调节阵列单元间的互耦效应成功改善了阵列大角度扫描时各单元有源电压驻波比较差的问题。最终,本文设计了8×8的紧耦合金属Vivaldi相控阵天线,其工作频段为2GHz~8GHz,在E面和H面可以实现±45°角扫描,达到项目的技术要求。2.超宽带宽角扫描稀布Vivaldi天线阵列该部分首先研究了小型化Vivaldi天线,目的是希望可以设计出一款小型化阵列天线单元。均匀间隔排列的4×4双极化阵列天线基本可以满足项目对于阵列天线部分的指标要求。但是,该阵列依然有提升空间。在相同圆形阵列口径内,经过稀布优化设计,波束扫描范围内主瓣峰值增益从4.7dBi增加到5.8dBi,阵列单元数从16个减少到8个,极大的降低了加工成本。同时阵列单元天线在俯仰角±65°范围内增益大于-5dBi,阵列单元天线单独工作可以实现测向的功能。
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