發(fā)布時間：2017-12-27 18:16

  本文關(guān)鍵詞：W波段波導(dǎo)縫隙陣列天線及其應(yīng)用研究　出處：《東南大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： W波段 波導(dǎo)縫隙陣列天線 泰勒綜合法 頻率掃描 反射面天線

【摘要】：波導(dǎo)縫隙天線以其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、可靠性高、口徑面場分布易控制等優(yōu)點,成為當今車載、機載和艦載雷達系統(tǒng)中最常用的天線形式之一。毫米波天線具有高增益、窄波束、小尺寸,滿足現(xiàn)代雷達對于高靈敏度、高分辨率以及小型化的需求。因此,對W波段波導(dǎo)縫隙陣列天線的研究具有非常重要的工程實用價值。本文立足于國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)條件,為研制具有高增益、窄波束、低副瓣和頻率掃描特性的波導(dǎo)縫隙天線,采用泰勒綜合法和行波陣列結(jié)構(gòu),,設(shè)計并加工了 W波段76個縫隙單元的非諧振式波導(dǎo)縫隙陣列天線。在天線設(shè)計過程中,首先,基于泰勒分布和功率傳輸法理論基礎(chǔ),利用MATLAB軟件完成了縫隙電流激勵幅度和歸一化電導(dǎo)值的計算。其次,為確定電導(dǎo)值與縫隙尺寸的關(guān)系,本文在傳統(tǒng)實驗法的基礎(chǔ)上,結(jié)合三維電磁仿真軟件HFSS,在充分考慮縫隙之間互耦的情況下,完成了"歸一化電導(dǎo)值—縫隙傾角—切入深度"函數(shù)的提取。在提取過程中,對W波段關(guān)鍵設(shè)計參量輻射面波導(dǎo)壁厚進行了分析,闡明了這一變量對天線效率、加工和設(shè)計難度的影響。最后,通過HFSS提取天線口徑面上場強分布,并與解析計算結(jié)果進行比對,進而優(yōu)化縫隙尺寸以獲取最終的加工尺寸。為了滿足實際工程應(yīng)用的要求,本文在充分調(diào)研國內(nèi)現(xiàn)有工藝水平的基礎(chǔ)上,針對縫隙間距、縫隙傾角等關(guān)鍵設(shè)計參量進行了容差分析。分析結(jié)果表明該天線結(jié)構(gòu)具有良好的魯棒性。在此基礎(chǔ)上,加工并測試了四副波導(dǎo)縫隙天線。測試結(jié)果表明,天線增益優(yōu)于23dBi,E面半功率波束寬度為1.2°±0.04°,3dB波束掃描角度大于5°,副瓣電平低于-20dB,輸入電壓駐波比小于1.3。最后本文結(jié)合實際應(yīng)用需求,以波導(dǎo)縫隙天線為饋源,研制了一款橢圓柱面反射面天線。該天線在方位面采用機械掃描,俯仰面采用頻率掃描。實測結(jié)果表明,該反射面天線的增益優(yōu)于44dBi,E面與H面半功率波束寬度分別為1.2°±0.04°和0.4°±0.02°。
[Abstract]:Waveguide slot antenna is one of the most commonly used antenna forms in vehicle, airborne and shipborne radar systems because of its simple structure, high reliability and easy control of aperture field distribution. Millimeter wave antennas have high gain, narrow beam and small size, which meet the needs of modern radar for high sensitivity, high resolution and miniaturization. Therefore, the study of W band waveguide slot array antenna has a very important practical value in engineering. This paper is based on the existing technical conditions of China, for the development of waveguide slot antenna with high gain, narrow beam and low sidelobe and characteristics of frequency scanning, using Taylor synthesis method and traveling wave array structure, non resonant waveguide slot array design and processing of W band 76 slot array antenna. In the antenna design process, first, based on the theory of Taylor distribution and power transmission method, we calculate the excitation amplitude and normalized conductivity value of gap current by MATLAB software. Secondly, in order to determine the relationship between the conductance value and the slot size, based on the traditional experimental method, combined with the three-dimensional electromagnetic simulation software HFSS, considering the mutual coupling between the gaps, we completed the "normalized conductivity value - the slot dip cut depth" function. During the extraction process, the radiation thickness of the radiation surface of the W band key design parameters is analyzed, and the influence of this variable on the efficiency, processing and design difficulty of the antenna is clarified. Finally, the field intensity distribution on the antenna aperture surface is extracted by HFSS, and the results are compared with the analytical results. Then the size of the slot is optimized to obtain the final processing size. In order to meet the requirements of practical engineering applications, based on the full investigation of the existing technology level in China, tolerance analysis is carried out for key design parameters such as gap spacing and slot inclination angle. The analysis results show that the antenna structure has good robustness. On this basis, four auxiliary waveguide slot antennas are fabricated and tested. The test results show that the antenna gain is better than 23dBi, the E half power beam width is 1.2 degree + 0.04 degrees, the 3dB beam scanning angle is greater than 5 degrees, the sidelobe level is below -20dB, and the input voltage is less than 1.3. In the end, an elliptical cylindrical reflector antenna is developed with the waveguide slot antenna as the feed. The antenna is mechanically scanned in the azimuth surface, and the pitch surface is scanned by frequency. The measured results show that the gain of the reflector antenna is better than that of 44dBi, and the half power beam width of the E surface and the H surface is 1.2 + 0.04 degrees and 0.4 + 0.02 degrees respectively.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN823.24

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本文編號：1342655