论文部分内容阅读
对于导弹等飞行器而言,共形天线能够有效解决其安装空间有限的问题,同时可以减小对飞行器气动性能的影响,因而得到了广泛的应用。微带贴片天线拥有易与载体共形、剖面低等优势,适合安装于高速飞行器上面,但普通微带贴片天线因带宽窄而限制了其在共形上的应用范围。因此,宽带共形微带贴片天线成为了研究热点。本文围绕宽带微带贴片天线在共形相控阵和共形圆极化天线上的应用展开分析和研究。研究内容主要包括以下几个方面:1、首先,介绍了微带贴片天线实现宽带、小型化和圆极化特性的相关设计方法和原理。然后,阐述了锥面和柱面共形相控阵的辐射场求解问题及其实现波束控制的技术手段和原理,为共形相控阵天线的设计奠定了理论基础。2、本文采用微带条带耦合馈电的方式来设计天线单元,其在拓展带宽的同时也满足易于共形的要求。为减小阵元间的耦合,通过加载介质覆层实现了天线单元的小型化,然后基于该单元设计了一种锥面共形相控阵。针对该阵列在大角度扫描时匹配恶化的问题,本文通过加载匹配层来降低单元间的耦合从而达到改善匹配的目的。考虑到共形载体曲面的影响,接下来对阵列进行了相位补偿,最终设计的锥面共形相控阵工作带宽覆盖了整个X波段,并实现了波束在俯仰面上的一维大角度扫描,其在10GHz处的波束扫描范围为0°~111°。3、为满足共形相控阵天线在宽角域范围内波束扫描的需求,首先设计了具有一维大角度扫描特性的柱面共形相控阵,其在10GHz处可以实现波束在偏离侧射方向±52°范围内的扫描。然后,将其与锥面共形相控阵进行拼接,通过两种阵列的协同工作,可以使共形相控阵实现波束在俯仰面上的一维大角度扫描,其在10GHz处的波束扫描范围为±140°。4、针对共形圆极化天线带宽较窄的问题,本文基于单馈圆极化天线理论,设计了一种微带共形圆极化天线单元,其采用耦合馈电的方式实现了较宽的阻抗带宽。为拓宽轴比带宽,采用反相功分器和威尔金森功分器相结合的方式设计了一款顺序旋转馈电网络,然后基于该网络设计了柱面共形圆极化天线阵列。仿真结果表明,该天线阵列实现了良好的圆极化和宽带特性,其相对工作带宽为32.5%。