基于CST的串馈强耦合式波导窄边缝隙平面阵列天线的研究与设计

摘要

波导窄边缝隙平面阵列天线以其优越的性能已成为各种飞行器雷达天线的首选形式。此类天线主要包括辐射波导和耦合馈电波导两部分。
　　 设计辐射波导，传统的方法是通过实验来确定不同倾角和不同切口深度的缝隙对应的电导数据。这需要加工多根试验件来进行测试，每个试验件对应不同的角度和深度。其最大的不足就是工作效率较低，设计精度不高。
　　 而耦合馈电波导的设计，一般采用“串联馈电”的形式。传统方法中，耦合馈电波导的设计也采用窄边缝隙的形式，每个耦合缝隙对辐射波导均为“弱耦合”。但是实际的应用中，受体积、重量因素的限制，辐射波导的数目不可能太多，这种“弱耦合”的馈电方式将严重影响到馈电的效率。
　　 针对以上两个问题：1)本文在传统实验法的基础上，结合现代电磁计算软件(CSTMicrowave Studio)，提出计算机辅助设计的方法。这种方法可以大大提高设计精度和工作效率，节约设计成本。2)采用串联E-T分支的“强耦合”馈电方式。从而兼顾馈电效率和天线体积、重量的要求。
　　 另外，本文以西安恒达微波技术开发公司研制的“XXX低空目标指示雷达天线系统”发射部分为例，通过仿真计算、实际加工、测试，对上述方法进行验证。实验表明，以上方法有效、可行。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1天线简介

1.1.1天线的基本功能

1.1.2天线分类和研究方法

1.2波导缝隙阵列天线研究概况

1.2.1波导缝隙阵列天线的特点

1.2.2波导缝隙阵列天线的研究历史和现状

1.3论文的主要研究内容

第二章波导缝隙天线的基本概念

2.1巴俾涅(Babinet)原理和理想缝隙天线

2.1.1 Babinet原理

2.1.2理想缝隙天线

2.2波导缝隙概述

2.2.1矩形波导TE10模的管壁电流分布

2.2.2波导缝隙的辐射机理

2.2.3波导缝隙的形式及其等效阻抗(导纳)

2.3波导缝隙阵列天线

2.3.1谐振阵列

2.3.2非谐振阵列

2.4本章小结

第三章波导窄边缝隙阵列天线的理论基础

3.1确定缝隙的激励幅度分布

3.1.1阵列天线综合简介

3.1.2 Schelkunoff单位圆法

3.1.3 Chebyshev多项式法

3.1.4 Taylor综合法

3.2缝隙电导分布的理论计算

3.3缝隙电导函数的确定

3.4本章小结

第四章基于CST的串馈波导窄边缝隙阵列天线的设计

4.1辐射波导设计

4.1.1确定缝隙的激励幅度分布

4.1.2缝隙电导分布的理论计算

4.1.3实验法确定缝隙电导函数的局限性

4.1.4基于CST的计算机辅助设计法

4.2耦合馈电波导设计

4.2.1波导窄边缝隙面阵天线的馈电方式

4.2.2馈电波导的传统设计方法

4.2.3串联E-T分支馈电

4.3本章小结

第五章波导窄边缝隙平面阵列天线设计实例

5.1雷达发射天线的设计要求

5.1.1主要技术指标要求

5.1.2天线的特点及主要技术难点

5.2辐射波导设计

5.2.1确定缝隙数目、间距和宽度

5.2.2设计-40dB旁瓣和(n-)=6的Taylor线源

5.2.3缝隙参数设计

5.2.4建模、仿真

5.3耦合馈电波导设计

5.4雷达发射天线实测结果

5.5交叉极化波束的抑制方法

5.6设计误差分析

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢