【摘 要】
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随着现代雷达技术的发展,超宽带相控阵技术引起了国内外学者的广泛关注。紧耦合超宽带相控阵利用相邻单元的耦合特性来实现拓展带宽的作用,它不同于传统方法仅专注于单元属性
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随着现代雷达技术的发展,超宽带相控阵技术引起了国内外学者的广泛关注。紧耦合超宽带相控阵利用相邻单元的耦合特性来实现拓展带宽的作用,它不同于传统方法仅专注于单元属性,而是以一个整体阵列来分析。紧耦合阵列除了有超宽带,宽角扫描特性外还具有截面小、剖面低等诸多优势,可以有效共形于各种飞行器上。本文主要对超宽带紧耦合相控阵天线进行研究,具体内容如下:1.研究了无限周期结构阵列天线的分析方法。从Floquet级数的基本概念出发,研究了无限周期阵列在Floquet周期电流源激励条件下的Floquet模式函数,推导出了Floquet模实现单模传输的基本条件。对无限周期阵列进行正交模式分解,求解出阵列天线单元的等效电路模型,该电路模型可为实际单元的理论分析提供设计依据。2.结合强耦合等效电路模型,采用ADS软件对等效电路建模,经过仿真优化,求解出了阵列单元的原始尺寸;后通过HFSS软件全波仿真验证了基于ADS软件等效电路建模的正确性。为了给阵列单元进行平衡馈电,设计了两款超宽带平衡转换器,都可获得5:1的阻抗带宽,最后对阵列单元进行优化整合以降低馈电网络的复杂度。3.对半无限大阵列进行仿真,研究了阵列结构的截断效应,通过对边缘单元加载寄生结构可改善单元的驻波特性。然后对2×8的有限阵列进行了全波仿真,获得了5:1的阻抗带宽。最后加工了2×8的有限阵,并在阵列边缘加载了4个单元作为寄生结构,采用1分16的宽带功分器馈电。经测试最终样机在频率0.7~3.8GHz驻波不大于2.5,性能优异。
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