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共形天线能够方便集成于载体的表面而不影响天线的工作性能,同时也不对载体带来其它的负担,具有方便安装、不易被发现等特点,因此被广泛地应用于现代通信雷达等系统中。但同时,相比于平面天线,共形阵列天线的设计也变得更加复杂:共形单元天线需要能够工作在复杂载体上而不影响天线的工作性能,而且其阵列布局复杂,天线的极化难以控制,阵元间的互耦也难以计算。这些问题都使得共形天线的研究略显困难,同时也很有意义。 首先,本文提出了一款X波段适应于共形阵列应用的宽带双极化微带单元天线。其结构简单,容易加工,而且带L型的厚地板使得该天线能够很好地共形于复杂载体。该天线能够获得S11≤-10dB的超过30%的工作带宽(8.2~11.4GHz),且在该工作频段范围内端口隔离度都在-20dB以下。辐射方向图性能良好,E面和H面主极化的半功率波瓣宽度(HPBW)分别为86°和75°。 其次,根据共形阵列算法的相关研究,主要对基于自适应阵列理论的静态方向图数值综合(NPS)方法进行了改进和优化。对于NPS算法中,在复杂阵列布局下如何确定方向图主瓣区域的问题,本文提出了利用图像处理中的种子区域生长(SRG)方法。根据SRG的停止法则的不同,给出并比较了两种法则,即中心有限差分(CFD)法则和检测差分符号法则。其中,检测差分符号法则下的SRG性能更加稳定,且适用性更广。据此,我们提出了自适应确定主瓣的NPS算法,即在NPS算法迭代中,利用直接作差法则的区域生长法来自适应确定主瓣区域,进而综合方向图特性。从综合实例可以看出,该算法在任意阵列的方向图中具有广泛的应用价值。 最后,本论文就项目中共形阵列天线的性能要求,从其阵列布局和馈电网络两方面进行了讨论,确定了柱面共形布局及相关参数,并加工了相应的馈电网络装置。同时,我们基于设计的X波段的带L型槽的新型宽带双极化微带天线单元,仿真并加工了16×4的圆柱面共形阵列天线实物,后继将进行实物测量。