【摘要】：單脈沖天線是一種同時(shí)多波束天線,其只需要一個(gè)回波脈沖就可以獲得目標(biāo)全部的位置信息。單脈沖天線的性能在很大程度上決定了單脈沖雷達(dá)測(cè)角的精度和定位的準(zhǔn)確性。波導(dǎo)縫隙天線具有結(jié)構(gòu)緊湊、低剖面、加工方便、成本低、增益高和便于波束賦形等優(yōu)點(diǎn),常被用作單脈沖陣列天線的陣列單元。本文針對(duì)實(shí)際工程,在國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì) 中國(guó)科學(xué)院天文聯(lián)合基金(U1631115)資助下,設(shè)計(jì)了一款Ku頻段的單脈沖平面陣列天線,研制了單脈沖平面陣列天線中的核心部件,即高效率、低副瓣波導(dǎo)縫隙直線陣列;設(shè)計(jì)了和差網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行了仿真分析,具體研究?jī)?nèi)容如下:1)設(shè)計(jì)了單脈沖平面陣列天線的總體結(jié)構(gòu),該平面陣列天線由4根完全相同的波導(dǎo)縫隙直線陣列及和差網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,每根直線陣列由46個(gè)交替分布在波導(dǎo)寬邊軸線兩側(cè)的波導(dǎo)寬邊縱向縫隙組成;和差網(wǎng)絡(luò)由波導(dǎo)魔T和波導(dǎo)功率分配器組成。2)為了獲得高效率、低副瓣的陣列天線特性,利用天線綜合理論中的泰勒分布綜合法得到了46單元直線陣列中每個(gè)陣列單元的歸一化電流,從而計(jì)算出了每個(gè)陣列單元的導(dǎo)納值,并利用陣列天線方向圖乘積定理和有限元法分別計(jì)算出了直線陣列的輻射方向圖。3)在陣列單元之間存在互耦的情況下,為了精確進(jìn)行縫隙設(shè)計(jì),采用短路法計(jì)算了縫隙的諧振長(zhǎng)度,并在短路法計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上,通過(guò)負(fù)載法更加精確地計(jì)算出了不同偏置距離和諧振長(zhǎng)度的縫隙的導(dǎo)納值,從而插值設(shè)計(jì)出了直線陣列中每個(gè)縫隙的幾何尺寸。4)設(shè)計(jì)了由波導(dǎo)魔T和波導(dǎo)功率分配器組成的和差網(wǎng)絡(luò),先設(shè)置魔T和功率分配器的幾何結(jié)構(gòu)及其初始值,然后以散射參數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)優(yōu)化得到了最佳的幾何參數(shù)。5)利用單根直線陣列的測(cè)試結(jié)果得到了單脈沖平面陣列天線方位面的方向圖等性能參數(shù),同時(shí)利用和差網(wǎng)絡(luò)的仿真結(jié)果計(jì)算出了平面陣列天線俯仰面的方向圖等性能參數(shù),從而完成了整個(gè)平面陣列天線的設(shè)計(jì)。
【圖文】：

當(dāng)目標(biāo)開(kāi)始發(fā)生移動(dòng)時(shí)，脈沖幅度不再相等，根據(jù)脈沖幅度差確定天離目標(biāo)的程度，然后天線由控制系統(tǒng)控制朝目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)繼續(xù)向目標(biāo)發(fā)瓣，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的持續(xù)跟蹤。圖 1-1 是交替轉(zhuǎn)換法跟蹤目標(biāo)示意圖，當(dāng)天線正對(duì)目標(biāo)時(shí)，兩個(gè)波瓣收到瓣幅度大小是一樣的，如圖 1-1(a)所示。一旦當(dāng)目標(biāo)偏離了瞄準(zhǔn)線，波瓣波瓣 B 將與目標(biāo)產(chǎn)生不同的角度差，此時(shí)他們接收到的回波脈沖幅度大小，根據(jù)幅度的不同判斷目標(biāo)偏離軸線的方向和程度，過(guò)程如圖 1-1(b)所示天線波束繞瞄準(zhǔn)線旋轉(zhuǎn)一周形成一個(gè)圓錐，，這是圓錐掃描法名稱的由來(lái)。-2 是圓錐掃描法跟蹤目標(biāo)示意圖[3]，雷達(dá)天線輻射一個(gè)波束，波束軸線與線之間存在一個(gè)角度差 ，這種方法仍然是根據(jù)回波幅度的大小來(lái)判斷目置的，當(dāng)目標(biāo)正對(duì)瞄準(zhǔn)線時(shí)，此時(shí)天線收到回波信號(hào)等幅。當(dāng)目標(biāo)偏離瞄時(shí)，這時(shí)天線接收到的回波信號(hào)幅度不等。在幅度上，回波脈沖收到掃描的調(diào)制，從而可以判斷出目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)線的方向和程度。波束必須繞瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)一周是這種方法的最大缺點(diǎn)，影響了定位追蹤目標(biāo)的速度。

圖 1-2 圓錐掃描法跟蹤目標(biāo)示意圖單脈沖法是后來(lái)被廣泛應(yīng)用的一種定位方法，在很大程度上改善了單支路定位法和圓錐掃描法的弊端[4]。單脈沖天線自己本身可以同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)波束，所以單脈沖天線只需要一個(gè)回波信號(hào)來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，由于其自身可以產(chǎn)生多個(gè)波束，并且結(jié)合自身獨(dú)立的接收支路，一個(gè)回波信號(hào)可以被分解成多個(gè)回波信號(hào)來(lái)確定目標(biāo)的位置[5]。在一個(gè)脈沖周期內(nèi)，接收到的信號(hào)通過(guò)和差網(wǎng)絡(luò)被分成和波束與差波束，和波束用來(lái)定位目標(biāo)，差波束用來(lái)追蹤目標(biāo)。單脈沖天線不需要連續(xù)發(fā)射多個(gè)脈沖，從而降低了幅度因素和相位因素對(duì)定位的影響。單脈沖天線跟蹤的精度高，抗干擾能力強(qiáng)，因此得到了迅速的發(fā)展和廣泛地應(yīng)用。以前對(duì)單脈沖天線的研究和應(yīng)用側(cè)重于反射面天線。隨著高功率固態(tài)源以及移相器等器件的發(fā)展，提高了陣列天線的性能，降低了制造成本，制作單脈沖天線更多地采用陣列天線方案[6-7]。本天線應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)，對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，對(duì)天線的增益、副瓣（旁瓣）
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN820

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙來(lái)定;李銳;謝繼東;;一種圓錐掃描跟蹤技術(shù)[J];南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年04期

2 李德純;發(fā)展中的空空導(dǎo)彈雷達(dá)主動(dòng)導(dǎo)引頭[J];航空兵器;1994年02期

3 丁永生;防空導(dǎo)彈雷達(dá)尋的導(dǎo)引頭天線綜述[J];制導(dǎo)與引信;1994年01期

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3 張緯國(guó);L波段單脈沖天線陣列設(shè)計(jì)與研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

4 李先勤;BGAN通信系統(tǒng)中移動(dòng)終端射頻前端器件的設(shè)計(jì)[D];大連海事大學(xué);2016年

5 郭彥萍;Ka頻段五單元單脈沖雷達(dá)天線的研制[D];西安電子科技大學(xué);2015年

6 郭婧;K波段微帶陣列天線技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

7 苗菁;基于遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖診斷相控陣天線失效陣元的方法研究[D];電子科技大學(xué);2015年

8 徐建凱;高增益高效率圓極化波導(dǎo)縫隙天線的研究[D];南京理工大學(xué);2015年

9 白新照;小型化室內(nèi)MIMO吸頂天線研究與設(shè)計(jì)[D];西安科技大學(xué);2012年

10 宋兆寧;波導(dǎo)縫隙陣列天線的設(shè)計(jì)研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2624400