论文部分内容阅读
天线在现代社会扮演着非常重要的作用，许多电子设备都依靠天线来收发信息。以后随着科技不断进步，天线还将扮演更大的作用。本文主要研究了两个部分内容，一部分是相控阵天线波束指向精度的问题；一部分是微带天线的小型化和双频化问题。
相控阵天线是能高速扫描同时又能多功能工作的大型综合天线。良好的性能使它在现代雷达、通信、射电天文学和遥感等领域得到广泛地应用。它是一种以阵列天线为基本架构，配合数字移相器来实现波束在全空域扫描的一种天线。相比于机械扫描雷达来说，相控阵天线具有反应速度快，波束成形方便，扫描范围广，定位精度高，能同时跟踪、处理多个目标等优点。
然而，相控阵天线的性能在很大程度上受数字移相器移相性能的影响。具体来讲，数字移相器的移相能力越强，则相控阵天线的性能越好。一般而言，数字移相器的移相性能和它的位数成正比。位数越高，则移相性能越好，移相精度越精确。但是，小相移的移相器目前还不是很普及。因此，在目前的数字移相器的研制水平上，如何发挥相控阵天线的性能就是一个现实的问题。数字移相器不能准确移相会带来的两方面的问题是：它一方面影响相控阵天线的副瓣电平，产生较高的寄生副瓣，降低天线的抗干扰能力；另一方面影响相控阵天线的波束指向，使其偏离预定方向，影响天线的跟踪精度。
迄今为止，解决这类问题的办法是采用随机馈相方法处理量化相位对天线性能产生的影响。随机馈相方法包括：预加相位法、零相位误差法、二可能值法、三可能值法和四可能值法等。若干文献表明，随机馈相法对压制相控阵天线的寄生副瓣有良好的效果。本文针对第二个问题，从它产生的原因分析起，剥茧抽丝，逐步理清随机馈相法对降低相控阵天线波束指向偏差的作用。并推导出它的数字特征。从而证明随机馈相法对提高相控阵天线的波束指向精度也有良好的效果。在文末以一副相控阵天线的差波瓣指向精度为例，用所得到的理论公式计算相控阵天线差波瓣指向的概率曲线。经若干模拟计算验证表明，本文得到的公式是正确的、有效的。最后，讨论几种随机馈相法的优缺点，得到了几点有益的结论。
微带天线是上世纪中叶才逐渐发展起来的一种具有重量轻，体积小，成本低廉，便于和载体共形等优点的天线形式。但是，正如事物有优点也有缺点一样，微带天线也有许多不足。如：工作频带比较窄，增益低，额外辐射损耗大，工作功率比较小等。改进这些不足的方法很多，本文叙述了一些基本的改进思路和方法。
在文末，一副小型化双频平面倒L型蝶形微带贴片天线被提出。该微带天线经过IE3D微波仿真软件的反复设计定型，几副天线样品被做出并被实测。该天线结构形式具有频率比调节方便，对制造公差不敏感，不同的天线尺寸可以利用相同的金属底板等优点。
在基本理论上，本文简要介绍了阵列天线和相控阵天线的基本理论;阐述了计算电磁场的矩量法和两种矩量法的改进方法，并用特征模法计算了一副八木天线的辐射场；扼要叙述了电子移相器的基本知识，以及它在相控阵天线中的作用以及它对相控阵天线性能的影响。