【摘 要】
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相控阵雷达系统凭借其快速应变的特点,在军事领域和民用领域均有着举足轻重的地位。随着科学技术的发展,人们对于雷达的需求不再局限于传统的扫描、搜索,而是集通信、探测、抗干扰、目标追踪等多功能一体化,而这对雷达的带宽提出了更严苛的要求。作为雷达的终端,相控阵天线承担起了这一使命。本文针对这一研究热点,基于传统的Vivaldi天线以及近十年兴起的紧耦合阵列,以实现超宽带为主要目标,同时兼顾小型化、轻量化的
【机 构】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
【出 处】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
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相控阵雷达系统凭借其快速应变的特点,在军事领域和民用领域均有着举足轻重的地位。随着科学技术的发展,人们对于雷达的需求不再局限于传统的扫描、搜索,而是集通信、探测、抗干扰、目标追踪等多功能一体化,而这对雷达的带宽提出了更严苛的要求。作为雷达的终端,相控阵天线承担起了这一使命。本文针对这一研究热点,基于传统的Vivaldi天线以及近十年兴起的紧耦合阵列,以实现超宽带为主要目标,同时兼顾小型化、轻量化的需求,设计了两款超宽带双极化天线阵列——Vivaldi天线阵列与平面超宽带模块化天线（PUMA）阵列。具体工作如下:1.对Vivaldi天线阵列小型化进行研究该部分首先阐述了Vivaldi天线的原理,通过参数扫描的方式,分析了Vivaldi天线一些关键区域的尺寸对天线阻抗与辐射性能的影响。紧接着,设计出一款覆盖6～18GHz的超宽带Vivaldi天线阵列,并进行无限大阵列仿真,通过对腔体结构的电场分析,在合适的位置添加盲孔,消除高次模以实现带内匹配。最后设计了一个16×16有限阵列,并加工成实物进行测试,在误差范围内,测试结果与仿真接近。2.对平面超宽带模块化天线阵列的研究该部分首先介绍了PUMA阵列实现超宽带的基础——紧耦合的原理,以及设计过程中会遇到的问题,紧接着分析得出:过往的PUMA阵列存在更宽的带宽与更少的介质材料无法同时满足的矛盾。因此,本文通过理论分析,通过替换介质材料,并在单元间添加金属耦合片的方式,减少了介质层数,降低了剖面,降低了工艺成本。最后,无限大阵列仿真表明:改进后的方案与前人的研究相比,能覆盖其大部分的90%的工作带宽的同时,阻抗与辐射特性均与之接近。将这一结果与一个9×9的有限阵列仿真结果比较,两者在误差范围内,两者几乎相同。
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