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(huì)扮演著非常重要的作用，許多電子設(shè)備都依靠天線來收發(fā)信息。以后隨著科技不斷進(jìn)步，天線還將扮演更大的作用。本文主要研究了兩個(gè)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(shí)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(dá)、通信、射電天文學(xué)和遙感等領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)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(shí)現(xiàn)波束在全空域掃描的一種天線。相比于

2、機(jī)械掃描雷達(dá)來說，相控陣天線具有反應(yīng)速度快，波束成形方便，掃描范圍廣，定位精度高，能同時(shí)跟蹤、處理多個(gè)目標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)。 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(qiáng)，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(gè)現(xiàn)實(shí)的問題。數(shù)字移相器不能準(zhǔn)確移相會(huì)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(yù)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(jī)饋相方法處理量化相位對(duì)天線性能產(chǎn)生的影響。隨機(jī)饋相方法包括：預(yù)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(xiàn)表明，隨機(jī)饋相法對(duì)壓制相控陣天線的寄生副瓣有良好的

4、效果。本文針對(duì)第二個(gè)問題，從它產(chǎn)生的原因分析起，剝繭抽絲，逐步理清隨機(jī)饋相法對(duì)降低相控陣天線波束指向偏差的作用。并推導(dǎo)出它的數(shù)字特征。從而證明隨機(jī)饋相法對(duì)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(jì)算相控陣天線差波瓣指向的概率曲線。經(jīng)若干模擬計(jì)算驗(yàn)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(jī)饋相法的優(yōu)缺點(diǎn)，得到了幾點(diǎn)有益的結(jié)論。 微帶天線是上世紀(jì)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(diǎn)的天線形式。但是，正如事物有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)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(jìn)這些不足的方法很多，本文敘述了一些基本的改進(jìn)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(fù)設(shè)計(jì)定型，幾副天線樣品被做出并被實(shí)測(cè)。該天線結(jié)構(gòu)形式具有頻率比調(diào)節(jié)方便，對(duì)制