相控陣及微帶天線相關(guān)問題的研究.pdf

1、天線在現(xiàn)代社會扮演著非常重要的作用，許多電子設備都依靠天線來收發(fā)信息。以后隨著科技不斷進步，天線還將扮演更大的作用。本文主要研究了兩個部分內(nèi)容，一部分是相控陣天線波束指向精度的問題；一部分是微帶天線的小型化和雙頻化問題。 相控陣天線是能高速掃描同時又能多功能工作的大型綜合天線。良好的性能使它在現(xiàn)代雷達、通信、射電天文學和遙感等領(lǐng)域得到廣泛地應用。它是一種以陣列天線為基本架構(gòu)，配合數(shù)字移相器來實現(xiàn)波束在全空域掃描的一種天線。相比于

2、機械掃描雷達來說，相控陣天線具有反應速度快，波束成形方便，掃描范圍廣，定位精度高，能同時跟蹤、處理多個目標等優(yōu)點。 然而，相控陣天線的性能在很大程度上受數(shù)字移相器移相性能的影響。具體來講，數(shù)字移相器的移相能力越強，則相控陣天線的性能越好。一般而言，數(shù)字移相器的移相性能和它的位數(shù)成正比。位數(shù)越高，則移相性能越好，移相精度越精確。但是，小相移的移相器目前還不是很普及。因此，在目前的數(shù)字移相器的研制水平上，如何發(fā)揮相控陣天線的性能就是

3、一個現(xiàn)實的問題。數(shù)字移相器不能準確移相會帶來的兩方面的問題是：它一方面影響相控陣天線的副瓣電平，產(chǎn)生較高的寄生副瓣，降低天線的抗干擾能力；另一方面影響相控陣天線的波束指向，使其偏離預定方向，影響天線的跟蹤精度。 迄今為止，解決這類問題的辦法是采用隨機饋相方法處理量化相位對天線性能產(chǎn)生的影響。隨機饋相方法包括：預加相位法、零相位誤差法、二可能值法、三可能值法和四可能值法等。若干文獻表明，隨機饋相法對壓制相控陣天線的寄生副瓣有良好的

4、效果。本文針對第二個問題，從它產(chǎn)生的原因分析起，剝繭抽絲，逐步理清隨機饋相法對降低相控陣天線波束指向偏差的作用。并推導出它的數(shù)字特征。從而證明隨機饋相法對提高相控陣天線的波束指向精度也有良好的效果。在文末以一副相控陣天線的差波瓣指向精度為例，用所得到的理論公式計算相控陣天線差波瓣指向的概率曲線。經(jīng)若干模擬計算驗證表明，本文得到的公式是正確的、有效的。最后，討論幾種隨機饋相法的優(yōu)缺點，得到了幾點有益的結(jié)論。 微帶天線是上世紀中葉才

5、逐漸發(fā)展起來的一種具有重量輕，體積小，成本低廉，便于和載體共形等優(yōu)點的天線形式。但是，正如事物有優(yōu)點也有缺點一樣，微帶天線也有許多不足。如：工作頻帶比較窄，增益低，額外輻射損耗大，工作功率比較小等。改進這些不足的方法很多，本文敘述了一些基本的改進思路和方法。 在文末，一副小型化雙頻平面倒L型蝶形微帶貼片天線被提出。該微帶天線經(jīng)過IE3D微波仿真軟件的反復設計定型，幾副天線樣品被做出并被實測。該天線結(jié)構(gòu)形式具有頻率比調(diào)節(jié)方便，對制