基于人工電磁材料的寬角掃描相控陣天線研究.pdf

1、為了迎合相控陣雷達在搜索、探測、識別以及跟蹤等方面日益增長的需求，具有寬角掃描性能的平面型相控陣天線的研究日趨活躍。本文以擴展平面微帶結構相控陣天線的波束掃描范圍為研究課題，創(chuàng)新性地提出了將高阻抗表面形式的人工電磁表面作為微帶天線的地板，研究并提出了新型雙端射天線單元、低剖面寬波束天線單元，并最終實現(xiàn)了波束掃描范圍達±88°的平面寬角掃描相控陣，極大擴展了傳統(tǒng)平面相控陣的波束掃描范圍。此外，文中針對采用周期性亞波長單元構成的高阻抗表面所

2、具有的極化敏感性問題，提出了兩種表面波波導的拓撲結構，它們能夠在寬頻帶內(nèi)實現(xiàn)TM和TE模式相速度相同這一獨特性能。本論文的主要研究內(nèi)容概括如下：
　　第一章介紹了相控陣天線的發(fā)展背景，簡要闡述了寬角掃描相控陣的研究背景及意義，系統(tǒng)地回顧了寬角掃描相控陣天線的國內(nèi)外發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀。
　　第二章探索高阻抗表面作為天線地板時所具有的獨特電磁特性。設計了一款新穎的基于高阻抗表面的具有雙向端射性能的低剖面天線，證實了采用周期性人工

3、電磁材料作為天線地板可以將耦合至地板上的電磁波轉化成沿著地板結構傳播的表面波，從而削弱傳統(tǒng)天線金屬地板的鏡面反射作用，實現(xiàn)與常規(guī)的水平放置于高阻抗表面上方的線天線所呈現(xiàn)的邊射方向圖截然不同的輻射特性。
　　第三章簡要介紹了可重構天線技術，提出了利用高阻抗表面實現(xiàn)微帶Yagi-Uda型寄生陣列的低仰角輻射這一概念?；诖烁拍睿O計了基于人工電磁材料的方向圖可重構寬波束天線單元。該天線具有左右可切換的、波束偏向端射方向的寬波束方向圖。

4、分析了高阻抗表面上表面波傳播特性，并對高阻抗表面的工作機理進行了理論闡述。
　　第四章創(chuàng)新性地提出了結合高阻抗表面和方向圖可重構技術來擴展平面相控陣的波束掃描范圍這一思想。首先，設計出一款基于高阻抗表面的方向圖可重構天線單元；其次，將該天線單元應用于相控陣的設計中，通過采用等幅、遞進相位饋電，該相控陣實現(xiàn)了寬達±88°的主波束掃描，突破了平面相控陣波束掃描范圍窄這一難題。此外，文中對包含互耦效應的相控陣方向圖模擬方法進行了回顧。<

5、br>　　第五章研究了高阻抗表面在平面型寬角掃描相控陣上的應用。提出了基于高阻抗表面的印制板線天線單元及其陣列，該天線輻射結構為簡單的線天線，從而突出了人工電磁材料在寬角掃描相控陣中的重要作用。陣列實現(xiàn)了掃描角寬達±85°的波束掃描范圍，并具有旁瓣電平低、整個掃描區(qū)間內(nèi)增益波動維持在3dB以內(nèi)的優(yōu)點。此外，提出并建立了基于高阻抗表面的寬波束天線的輻射機理模型圖，為基于高阻抗表面的天線單元的寬波束輻射特性以及陣列的寬角掃描特性提供了理論依

6、據(jù)。
　　第六章針對目前作為表面波波導的人工電磁材料所具有的極化敏感性問題，研究和提出了兩種表面波波導的拓撲結構，它們具有以相同相速度支持TM和TE模式表面波傳播的獨特性能。文中以方環(huán)－網(wǎng)格形單元結構以及改進型蝴蝶結形式的單元結構作為代表，分析了這兩種拓撲結構的表面波波導所具有的極化不敏感性特性。根據(jù)這兩種拓撲結構可以具體構造出不同單元形式的極化不敏感的表面波波導。具有該性能的人工電磁結構可以應用于二維寬波束天線單元中以促進E面和