【摘要】：波導(dǎo)天線具有功率容量大、相對帶寬寬、傳輸損耗小、結(jié)構(gòu)緊湊等特點。波導(dǎo)陣列天線不僅可以實現(xiàn)天線的高增益,而且可以通過調(diào)節(jié)各個單元的幅度、相位對天線進行波束賦形。本文通過一些軟件程序的開發(fā),設(shè)計了一種波導(dǎo)陣列天線,它在水平面具有針狀波束、俯仰面具有類似余割平方賦形波束,有利于雷達(dá)發(fā)現(xiàn)超低空目標(biāo)。經(jīng)過對電磁計算理論、優(yōu)化算法理論的研究,通過理論分析、推導(dǎo)建立近似數(shù)值計算模型。在工程實現(xiàn)過程中考慮到波導(dǎo)縫隙天線的不連續(xù)性,建立了行波串饋線陣的等效電路模型,理論推導(dǎo)了波導(dǎo)縫隙電氣參數(shù)的計算公式;通過給定的功分器各單元電流分布,結(jié)合遺傳算法得出了每個單元賦形時需要的相位信息,并對所得到的相位信息進行了容差分析。根據(jù)需要設(shè)計天線的技術(shù)要求,通過編寫程序?qū)μ炀�線陣的各個縫隙單元對應(yīng)的電導(dǎo)進行求解,并介紹了縫隙的電導(dǎo)值在仿真軟件中的提取計算方法;利用提取的不同傾斜角對應(yīng)的電導(dǎo)值,通過擬合操作計算天線線陣各個單元所對應(yīng)的縫隙參數(shù);根據(jù)天線線陣的縫隙參數(shù)建立線陣模型,利用Ansoft軟件進行仿真計算;并對天線線陣模型仿真結(jié)果進行分析。然后介紹了不同類型波導(dǎo)功分器的數(shù)學(xué)表達(dá)方式,通過采用縫隙耦合饋電、分支波導(dǎo)饋電兩種饋電方式,解決了功分器寬頻帶的幅度色散問題;同時介紹了設(shè)計過程中引入的功率調(diào)配方法,結(jié)合已知的功分器各端口幅度分布,進行了波導(dǎo)功率分配器的設(shè)計與仿真。接著根據(jù)波導(dǎo)寬邊尺寸與波導(dǎo)內(nèi)部波長的關(guān)系,通過變換波導(dǎo)寬邊尺寸對固定長度的移相器的參數(shù)進行提取;通過擬合程序計算出各單元需要的波導(dǎo)寬邊尺寸。通過建立整體模型對天線線陣、功分器、移相器進行系統(tǒng)的協(xié)同仿真,并得出天線系統(tǒng)的仿真結(jié)果。實物樣品的測試結(jié)果達(dá)到了工程指標(biāo)要求,并與仿真結(jié)果進行了對比分析,總結(jié)了實際工程中影響天線性能指標(biāo)的因素,為以后工作積累了工程經(jīng)驗。從天線測試的數(shù)據(jù)來看天線的設(shè)計達(dá)到了預(yù)期目的,各項技術(shù)指標(biāo)滿足系統(tǒng)指標(biāo)要求,驗證了工作過程的正確性。
【圖文】：

圖 2-1 四面體離散單元結(jié)構(gòu)是由節(jié)點值定義的四面體元素來決定形成的。假設(shè)數(shù)ef 能夠近似為[13]：( , ,)e e e e ef x y z = a + b x + c y + d z的值 ( 1,2,3,4)eif i= 來表示：( ) ( )41, , , ,e e ei iif x y z L x y zf== ( , ,) x y z 為：( ) ( )1, ,6e e e e ei i i i ieL x y z a b x c y d zV= + + + 1 2 3 41 1 1 11e e e eex x x xV= = 單元體積

圖 2-3 波導(dǎo)窄邊行波陣等效電路圖 2-3 中的符號對應(yīng)意義關(guān)系如下：iY 為第 i 個縫隙的歸一化電納，i i iY = g + jb；iY+為第 i 個縫隙右邊從入射端向負(fù)載端看去的歸一iY-為第 i 個縫隙左邊從入射端向負(fù)載端看去的歸一riP 為第 i 個縫隙功率的向外輻射值；iP+為從第 i 個縫隙右邊向負(fù)載端的傳輸功率；iP 為從第 i 個縫隙左邊向負(fù)載端的傳輸功率；通過等效電路可知第 i 個縫的歸一化電導(dǎo)：r/i i i ig g P P+ += ig 處理成兩項乘積即，，'i i ig g g+= 'r/i i ig P P+= 通常將該波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)奈⒉ń普J(rèn)為損耗行波傳輸計算時考慮到波導(dǎo)損耗，推導(dǎo)出'ig 計算公式過程如
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN820.15

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 胡莉;侯麗娜;;應(yīng)用于WLAN及WiMAX的多頻段天線的設(shè)計[J];電子質(zhì)量;2015年10期

2 寇陽;;一種基于波導(dǎo)E-T結(jié)的新型功分器的設(shè)計方法[J];電子科技;2015年08期

3 韋春海;李剛;;波導(dǎo)窄邊縫隙天線的研究和設(shè)計[J];雷達(dá)科學(xué)與技術(shù);2013年05期

4 敦書波;張海福;;六路矩形波導(dǎo)功分器分析和設(shè)計[J];無線電通信技術(shù);2013年02期

5 關(guān)守平;房少純;;一種新型的區(qū)間-粒子群優(yōu)化算法[J];東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年10期

6 池瑞;高岳林;;約束優(yōu)化問題的修正選擇粒子群優(yōu)化算法[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報;2012年05期

7 趙亞妮;楊自強;楊濤;;一種W波段一分八波導(dǎo)功分器的設(shè)計[J];壓電與聲光;2012年03期

8 鄧曦;劉運林;史志瑋;陳鋒;;一種新型超小型化天線[J];通信技術(shù);2010年07期

9 江肖力;王斌;;Ka頻段T型波導(dǎo)功率合成器的改進設(shè)計[J];無線電工程;2009年03期

10 周海進;劉其中;李建峰;孫保華;;陣列天線波束賦形的混合遺傳算法優(yōu)化[J];微波學(xué)報;2008年S1期

本文編號：2519666