【摘要】：相控陣天線(PAA)主要通過控制激勵系數(shù)的相位實現(xiàn)波束掃描,具有靈活的波束掃描特性,可以實現(xiàn)對多目標(biāo)的搜索、跟蹤、識別等功能,在雷達(dá)、移動通訊等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中主要采用圓極化(CP)PAA,寬角掃描成為研究熱點。圓形微帶貼片具有加工一致性好、輻射方向圖對稱、交叉極化低、軸比波束寬度(ARBW)寬等優(yōu)點。由于陣列互耦的影響,使得陣列輻射方向圖與預(yù)期方向圖出現(xiàn)偏差。本文研究雙圓極化的六邊形(簇形)PAA,主要工作如下:首先介紹了研究背景和意義,綜述了L頻段在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用,描述了圓極化天線的特點,給出了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀�；谖炀�腔模理論,計算了單層圓形微帶天線的主模方向圖�；诜较驁D乘積定理,計算了六邊形PAA的場強方向圖。采用微波多端口網(wǎng)絡(luò)描述天線的互耦,給出了有源電壓駐波比(VSWR)的計算公式。仿真了單層圓極化圓形貼片微帶天線(SLCMSPA)和雙層圓極化圓形貼片微帶天線(DLCMSPA)。其中SLCMSPA的阻抗帶寬為20MHz,方向系數(shù)(D)為7.46dB,半功率波束寬度(HPBW)為87°,軸比波束寬度(ARBW)為119°。DLCMSPA是在SLCMSPA天線的基礎(chǔ)上增加耦合貼片,其阻抗帶寬為62MHz,D為8.77dB,HPBW為76°,ARBW為148°。仿真兩級分支線耦合器(BLC)作為天線的饋電網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)天線的左手圓極化(LHCP)和右手圓極化(RHCP)。采用旋轉(zhuǎn)陣元的方法,基于SLCMSPA單元,仿真了單元間距(d)為0.5個波長(λ_0)二元陣中端口S參數(shù)與單元旋轉(zhuǎn)角的關(guān)系以確定陣元取向,以及該單元最佳取向放置的簇形七元陣。針對7元和19元SLCMSPA-PAA,建立了天線的仿真模型,得出了陣列的阻抗矩陣、掃描有源VSWR、掃描增益方向圖、AR等電參數(shù),并與MATLAB的理論計算結(jié)果對比,分析了互耦對陣列輻射特性的影響。研究不同d情況下天線的掃描能力,仿真發(fā)現(xiàn)d為0.7λ_0時,天線具有近似最佳的特性。7元陣的最大角度掃描角為53°,增益為9.59dBic,較不掃描時的增益降低了6.2dB;19元陣的最大角度掃描角為63°,增益為12.43dBic,較不掃描時的增益降低了7.53dB。仿真了7元和19元DLCMSPA-PAA,仿真發(fā)現(xiàn)d為0.7個λ_0時,天線具有近似最佳的特性。7元陣的最大角度掃描角為49°,增益為10.34dBic,較不掃描時的增益降低了5.61dB;19元陣的最大角度掃描角為60°,增益為12.70dBic,較不掃描時的增益降低了7.31dB。
【圖文】：

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文造成的影響進(jìn)行補償。國內(nèi)外對天線陣中單元間互耦的影響和對互多研究，以下做簡單介紹。外研究現(xiàn)狀4 年，D.M.Pozar 討論了有源單元方向圖在預(yù)測大型 PAA 掃描特性 N 元線陣中有源單元方向圖的激勵方式示意圖如圖 1.1 所示。介紹在計算大型陣列掃描特性的好處，對比了印刷對稱振子最無限大平向圖和孤立單元方向圖，此時有源單元方向圖的增益更高但是會出有源單元方向圖只能用于陣列中各單元單獨激勵的情況。

角形柵格陣列的互耦因子進(jìn)行計算，計算結(jié)果與使用混合有限單元/周期邊界矩量法（HFEM，，a hybrid finite element/periodic moment method）的計算結(jié)果吻合良好。圖1.2 圓形波導(dǎo)陣的模型和單元尺寸[12]2016 年，密歇根大學(xué)，S.MohammadAmjadi 博士和 KamalSarabandi 教授研究了降低天線的前向散射和近場耦合的方法[13]，其中陣列的模型圖如圖 1.3 所示。他們發(fā)
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN821

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本文編號：2590746