隨著深空探測的快速發(fā)展,對觀察陣列的要求也越來越高,平方公里陣列(Square Kilometer Array,SKA)是國際射電天文合作組織聯(lián)合規(guī)劃的綜合孔徑最大,靈敏度最高的的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡。SKA基線長達(dá)數(shù)百公里,陣元數(shù)量高達(dá)數(shù)百萬個,這些都對天線單元和陣列布局提出了很高的要求。論文以SKA為應(yīng)用背景,深入研究了接收射頻前端,開展了相關(guān)的設(shè)計和研究,設(shè)計了應(yīng)用于SKA的天線陣元,前端濾波器,并采用優(yōu)化算法對SKA子站進(jìn)行了優(yōu)化布局和波束掃描,主要研究內(nèi)容如下:(1)針對SKA低頻陣和中頻陣的工作頻段,設(shè)計了一款高增益,超寬帶對踵型Vivaldi天線。為了改善天線在低頻時的工作性能,提出在輻射臂上加載斜向周期波紋的方法,拓展了天線帶寬,改善了S參數(shù)和方向圖特性,保證了天線可在0.3GHz~13GHz頻段正常工作。(2)針對SKA陣列低頻干擾信號多,陣列規(guī)模大的特點,提出了使用平面半導(dǎo)體加工兼容材料和制造方法實現(xiàn)新型自卷曲交指電容方案,將傳統(tǒng)意義上的平面交指電容卷曲成3D結(jié)構(gòu),大大增加了電容密度,并且提高了空間利用率,設(shè)計了高集成度的片上LC濾波器,未來可與SKA天線輸出端口集成,形成小型化接收前端。(3)立足于SKA低頻孔徑陣列(LFAA)應(yīng)用背景,以SKA天線單元為基礎(chǔ),研究了單個Tile內(nèi)16個單元天線的配置方式,并利用粒子群算法優(yōu)化了單站(Station)內(nèi)256元天線的配置方式,通過優(yōu)化迭代成功實現(xiàn)低副瓣、無柵瓣的目標(biāo),并在50-675MHz頻段內(nèi)實現(xiàn)了±45度相掃。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN822.8;P111.44
【部分圖文】：

圖 1. 1 SKA 關(guān)鍵任務(wù)的科學(xué)說明Figure1.1 Science-Based Specifications for the SKA key project1.1.2 SKA 性能特性（1）波長覆蓋：如圖 1.1 所示，SKA 必須覆蓋大約 1 厘米（30 GHz）到 4 m

圖 1. 2 澳大利亞平方公里陣列低頻孔徑陣列Fig 1.2 SKA LFAA (Low Frequency Aperture Array) in Australia

平方公里陣列中頻陣Fig1.3SKAMFAA(MidFrequencyApertureArray)
【參考文獻(xiàn)】

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1 吳曼青;曹銳;陶小輝;靳學(xué)明;洪一;秦浩;向海生;陳俐;張錦中;史鴻聲;李莊;方佳;周新星;孫金中;劉小明;劉秉策;榮大偉;唐小蘭;楊會越;王志勇;彭偉;;世界最大綜合孔徑望遠(yuǎn)鏡SKA低頻數(shù)字陣列系統(tǒng)研究[J];中國科學(xué):信息科學(xué);2015年12期

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3 胡琴;高功率Vivaldi天線研究[D];電子科技大學(xué);2016年

本文編號：2868484