發(fā)布時(shí)間：2018-04-09 04:23

  本文選題：反射陣　切入點(diǎn)：多波束　出處：《解放軍信息工程大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：多波束反射陣天線結(jié)合了多波束天線和微帶反射陣天線的優(yōu)點(diǎn),能夠以高增益覆蓋多個(gè)區(qū)域,同時(shí)具有重量輕、成本低、饋電損耗小等特點(diǎn),在電子對(duì)抗、衛(wèi)星通信和多目標(biāo)雷達(dá)系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。本文針對(duì)現(xiàn)有多波束反射陣設(shè)計(jì)方法難以設(shè)計(jì)出性能指標(biāo)較好的非對(duì)稱多波束反射陣的現(xiàn)狀,首次將全局優(yōu)化算法中的遺傳算法引入到反射陣設(shè)計(jì)中,通過(guò)對(duì)相位分布進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)低旁瓣、高效率、波束偏移較小的非對(duì)稱多波束反射陣天線設(shè)計(jì)。本文所取得的主要研究成果與創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)反射陣方向圖的快速計(jì)算。本文詳細(xì)推導(dǎo)了基于陣列綜合和基于口徑場(chǎng)的反射陣方向圖快速計(jì)算的理論公式,并對(duì)其進(jìn)行Matlab數(shù)值仿真,將數(shù)值仿真結(jié)果與全波仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明,該方法可以大大的減少仿真時(shí)間,只要給出反射陣的相位分布,可以快速求出其三維輻射方向圖。(2)Ku波段反射陣陣元和饋源設(shè)計(jì)。本文給出了一種單層雙諧振“工-環(huán)”形陣元設(shè)計(jì),陣元不存在空氣層,利于實(shí)際加工制作,大大降低了加工難度和制作成本;其次,給出了一副右旋圓極化波紋喇叭天線設(shè)計(jì),中心頻率為12GHz,-10dB波瓣寬度為80o,方向圖等化性較好,相位中心穩(wěn)定,適合做單反射面天線饋源。(3)基于遺傳算法的多波束反射陣設(shè)計(jì)。針對(duì)幾何分區(qū)法和口徑場(chǎng)疊加法設(shè)計(jì)的非對(duì)稱多波束反射陣天線性能不理想,交替投影法無(wú)法完成非對(duì)稱多波束反射陣設(shè)計(jì)的問(wèn)題,本文首次將全局優(yōu)化算法中的遺傳算法引入到非對(duì)稱多波束反射陣設(shè)計(jì)中,通過(guò)對(duì)相位分布進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)低旁瓣、高效率、波束偏移較小的非對(duì)稱多波束反射陣天線設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明,遺傳算法相比于幾何分區(qū)法設(shè)計(jì)的反射陣天線,增益提升2.3dB,波束偏移下降1.7o,第一副瓣電平下降4.6dB;相比于口徑場(chǎng)疊加法設(shè)計(jì)的反射陣天線,增益提升1.2dB,波束偏移下降0.7o,第一副瓣電平下降4.4dB。仿真和測(cè)試結(jié)果較為吻合,證明了此設(shè)計(jì)方法的有效性。
[Abstract]:The multi-beam reflector array antenna combines the advantages of multi-beam antenna and microstrip reflector array antenna. It can cover multiple areas with high gain, and it has the advantages of light weight, low cost, low feed loss and so on, so it can be used in electronic countermeasure.Satellite communications and multi-target radar systems have a wide range of applications.In this paper, the genetic algorithm of the global optimization algorithm is introduced into the design of the reflection array for the first time in view of the current situation that it is difficult to design asymmetric multi-beam reflectors with better performance by the existing design methods of multi-beam reflectors.By optimizing the phase distribution, an asymmetric multi-beam reflector antenna with low sidelobe, high efficiency and small beam offset is designed.The main achievements and innovations of this paper are as follows: 1) Fast calculation of the pattern of reflection array.In this paper, the theoretical formula for fast calculation of reflective array pattern based on array synthesis and aperture field is derived in detail, and the Matlab numerical simulation is carried out. The results of numerical simulation are compared with those of full-wave simulation.The results show that this method can greatly reduce the simulation time, so long as the phase distribution of the reflection array is given, the three-dimensional radiation pattern can be obtained quickly.In this paper, a single layer double resonance "work- ring" array element design is presented. The element does not have air layer, which is beneficial to the practical manufacture and greatly reduces the processing difficulty and production cost.The design of a right-handed circularly polarized corrugated horn antenna is presented. The center frequency is 12GHz / 10dB and the width of the lobe is 80o. the pattern is stable and the phase center is stable. The antenna is suitable for single reflector antenna feed. (3) A multi-beam reflector array based on genetic algorithm is designed.Because the performance of asymmetric multi-beam reflector antenna designed by geometric partition method and aperture field superposition method is not ideal, the alternating projection method can not complete the design of asymmetric multi-beam reflector array.In this paper, the genetic algorithm of global optimization algorithm is introduced into the design of asymmetric multi-beam reflector array for the first time. By optimizing the phase distribution, the antenna design of asymmetric multi-beam reflector array with low sidelobe, high efficiency and small beam offset is realized.The simulation results show that compared with the reflector antenna designed by the geometric partition method, the genetic algorithm can increase the gain by 2.3 dB, decrease the beam offset by 1.7 o, and decrease the first side lobe level by 4.6 dB, and compare with the antenna designed by the aperture field superposition method.The gain is increased by 1.2 dB, the beam offset is reduced by 0.7 o. the first sidelobe level is reduced by 4.4 dB.The simulation results are in good agreement with the test results, and the effectiveness of the design method is proved.
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN820

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本文編號(hào)：1724840