【摘要】：共形相控陣天線是將共形天線與相控陣天線相結(jié)合的一種新型陣列天線形式,其結(jié)合了共形天線和相控陣天線的優(yōu)點,在飛行器上具有廣泛的應(yīng)用前景。天線罩是雷達(dá)天線系統(tǒng)的重要組成部分,更是飛行器中共形天線的常用載體。因此,本文以天線罩作為共形天線載體,在考慮天線罩影響的條件下,對圓錐共形相控陣天線-天線罩整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和分析,主要研究內(nèi)容可以分為以下四個部分:共形相控陣天線單元的設(shè)計。針對共形相控陣天線單元寬頻帶、寬波束以及易于安裝共形的特點,本文設(shè)計了工作于Ku波段的微帶貼片和印刷蝶形縫隙天線單元。微帶貼片天線采用方形的輻射貼片和介質(zhì)基板,端口回波損耗小于-10d B的阻抗帶寬為0.9GHz;E面和H面的3d B波束寬度分別為92.8°和81.7°。為進(jìn)一步提高阻抗帶寬,設(shè)計了共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線,其回波損耗小于-10d B的阻抗帶寬達(dá)到1.56GHz;E面和H面的3d B波束寬度分別為53.4°和53.5°。在此基礎(chǔ)上,對兩款天線加工測試,測試結(jié)果與仿真結(jié)果吻合。A夾層結(jié)構(gòu)錐形天線罩的設(shè)計。首先采用四端子等效傳輸線理論對天線罩的透波率進(jìn)行仿真,得到了滿足寬頻帶要求的A夾層結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,針對天線罩的3d B波束寬度變化和瞄準(zhǔn)誤差,對天線罩采用PO物理光學(xué)法進(jìn)行優(yōu)化分析,最終仿真得到了滿足工程指標(biāo)的天線罩整體結(jié)構(gòu)。共形陣列的數(shù)學(xué)建模及陣列互耦分析。首先針對任意曲面共形陣列,建立了共形陣列矢量方向圖疊加模型。然后,結(jié)合互耦分析中的散射法和天線單元有源方向圖的概念完成共形陣列互耦矩陣的求解。最后,借助上述方法,對圓錐共形相控陣天線-天線罩整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析,并對大型陣列的簡化算法進(jìn)行了討論。圓錐共形相控陣天線-天線罩的低副瓣方向圖綜合。首先采用口徑投影法將泰勒線源綜合法應(yīng)用于共形陣列的方向圖綜合中,實現(xiàn)了單極化圓錐共形相控陣天線-天線罩的低副瓣方向圖綜合。然后,借助陣列互耦矩陣,完成了單極化圓錐共形相控陣的互耦校正。最后,采用雙極化天線單元構(gòu)建共形陣列,對方向圖形態(tài)和極化形式聯(lián)合設(shè)計,實現(xiàn)了提高極化純度的目的。
[Abstract]:Conformal phased array antenna is a new type of array antenna which combines conformal antenna with phased array antenna. It combines the advantages of conformal antenna and phased array antenna and has a wide application prospect in aircraft. Radome is an important part of radar antenna system. Therefore, in this paper, the conformal antenna carrier is used to design and analyze the whole structure of conical conformal phased array antenna-radome under the condition of considering the influence of the radome. The main research contents can be divided into the following four parts: the design of conformal phased array antenna unit. Aiming at the characteristics of conformal phased array antenna unit, such as wide band, wide beam and easy to install conformal, microstrip patch and printed butterfly slot antenna unit working in Ku band are designed in this paper. The microstrip patch antenna uses square radiation patch and dielectric substrate. The impedance bandwidth of the port echo loss less than -10 dB is 0.9GHz E plane and 3dB beam width of H plane are 92.8 擄and 81.7 擄, respectively. In order to further improve the impedance bandwidth, a butterfly slot antenna fed by a coplanar waveguide is designed. The impedance bandwidth of which the return loss is less than -10 dB is 53.4 擄and 53.5 擄at the E plane of 1.56 GHz and the 3D B beam width of the H plane, respectively. On this basis, two antennas are processed and tested, and the results are in good agreement with the simulation results. At first, the transmission line theory of four terminals is used to simulate the transmittance of the radome, and the A sandwich structure and material parameters which meet the requirements of wide band are obtained. On this basis, aiming at the 3D B beam width variation and the aiming error of the radome, the PO physical optics method is used to optimize the radome. Finally, the overall structure of the radome that meets the engineering requirements is obtained by simulation. Mathematical modeling and mutual coupling analysis of conformal arrays. Firstly, the vector pattern superposition model of conformal array is established for any conformal surface array. Then, the mutual coupling matrix of conformal array is solved by combining the scattering method of mutual coupling analysis and the concept of active pattern of antenna element. Finally, the whole structure of conformal phased array antenna-radome is simulated and analyzed, and the simplified algorithm of large array is discussed. Low sidelobe pattern synthesis of conformal phased array antenna-radome. At first, the Taylor line-source synthesis method is applied to the pattern synthesis of conformal array by using the aperture projection method, and the low sidelobe pattern synthesis of the single-polarization conical conformal phased array antenna and radome is realized. Then, the mutual coupling correction of conformal phased array with single polarization cone is completed with the aid of array mutual coupling matrix. Finally, the conformal array is constructed by using dual polarization antenna element, and the configuration of the opposite direction diagram and the polarization form are designed jointly to achieve the purpose of improving the polarization purity.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN821.8;TN820.81

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本文編號：2428780