寬帶寬角有源相控陣天線單元研究.pdf

1、由于第四代戰(zhàn)斗機(jī)多方面的作戰(zhàn)需要，寬帶寬角有源相控陣天線技術(shù)成為研究的必然趨勢。寬帶寬角有源相控陣天線是共享孔徑大空域掃描天線系統(tǒng)，是第四代機(jī)載雷達(dá)研制的關(guān)鍵技術(shù)。本文密切結(jié)合協(xié)作方“寬帶寬角有源相控陣天線”研究課題，系統(tǒng)地研究了寬工作頻帶、寬掃描角度有源相控陣天線單元的分析與設(shè)計，并重點(diǎn)對錐形開槽天線進(jìn)行了分析，提出了一種具備寬帶寬角特性的介質(zhì)切口、帶狀線階梯錐形開槽天線。作者的主要工作和研究成果可概括為以下幾個方面： 1.

2、針對常規(guī)vivaldi天線存在的后向輻射大、主輻射方向增益低的缺點(diǎn)，提出通過優(yōu)化常規(guī)vivaldi天線貼片形式的方法，得到一種增益表現(xiàn)穩(wěn)定的改進(jìn)型vivaldi天線。設(shè)計并制作了一付工作在6-18GHz的改進(jìn)型vivaldi天線，并對其電性能進(jìn)行了實(shí)際測試。測試結(jié)果表明，在整個工作頻帶內(nèi)，改進(jìn)型vivaldi天線的增益比常規(guī)vivaldi天線增益有顯著提高。 2.在常規(guī)線性錐形開槽天線形式的基礎(chǔ)上，研制了一種小型化寬帶寬角線性

3、錐形開槽天線。通過采用獨(dú)特的導(dǎo)體貼片開縫結(jié)構(gòu)和導(dǎo)體邊沿曲線化處理方式，使天線單元具備寬工作頻帶、寬波束寬度特性。實(shí)測結(jié)果顯示，在工作頻帶內(nèi)(8.2-14.5GHz)天線單元的電壓駐波比小于2，主工作頻帶內(nèi)(10.5-12.6GHz)半功率波束寬度達(dá)到120°。 3.將孤立狀態(tài)天線單元方向圖與描述單元陣列掃描特性的有源反射系數(shù)相結(jié)合，提出了一種間接、快速、精確推導(dǎo)陣中有效單元方向圖的方法，該方法在很大程度上提高了天線設(shè)計效率和成

4、功率。 4.以錐形開槽天線為研究對象，深入分析了該種天線單元在有源相控陣中的阻抗特性和輻射特性，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種具備寬帶寬角特性的介質(zhì)切口、帶狀線階梯錐形開槽天線，并實(shí)際測試天線單元在169元陣中的特性。測試結(jié)果表明天線在8-12GHz的工作頻帶內(nèi)電壓駐波比小于1.6，在8-10GHz頻帶范圍內(nèi)半功率波束寬度均大于100°，同時，交叉極化電平基本低于-20dB，出色地完成了“寬帶寬角有源相控陣天線”天線單元的設(shè)計工作。

5、 5.針對電子對抗方面對共形陣列方向圖提出的特殊要求，使用以實(shí)數(shù)遺傳算法為主體、結(jié)合簡化二次插值算法的混合遺傳算法對寬帶寬角圓柱共形陣列的輻射特性參數(shù)進(jìn)行分析和優(yōu)化。計及有限長圓柱上共形分布的天線單元問特定的電磁耦合，通過幅度加權(quán)優(yōu)化，獲得了具有指定副瓣電平及“波陷”區(qū)域的共形陣列方向圖。 6.建立X型極化分集系統(tǒng)的瓦耦分析模型，推導(dǎo)天線單元平均接收功率以及空域相關(guān)系數(shù)的解析式，由此分析天線間互耦與來波平均到達(dá)角對天線單