论文部分内容阅读
随着机载通信技术持续高速的发展,对通信系统和设备的功能要求也不断提高,同时其装载环境也愈加复杂,于是对系统中天线的尺寸和性能的要求也愈加严苛。在超短波频段,为了适应机载通信系统的发展,天线的宽频带、低剖面、共形化等关键技术也就作为了机载天线研究重点的一部分。本文结合了课题需求和上述研究重点,了解了宽带天线及天线宽带化的几种方法,学习研究了天线加载和阻抗匹配技术的应用,主要设计了超短波频段的宽带低剖面共形天线。本文内容可以简要分为三个部分:一、基于加载单极子的超宽带天线的实现。首先采用有耗和无耗混合加载的方式对单极子天线设置了五处加载,并通过优化算法来优化加载参数,使其阻抗曲线在频带内更加平滑,然后为该加载单极子添加了匹配网络,同样利用算法优化,使该加载单极子天线在17倍频的频率范围内驻波比小于3。二、基于Vivaldi天线的机载共形天线的研究和设计。结合载体共形位置和天线的宽带要求,采用了前后侧双Vivaldi天线的形式,共形曲面的弧度使Vivaldi天线具有了一定的全向性。前侧天线装载空间较大,通过结构改进使驻波比有效降低,同时减弱了有耗加载对辐射效率的影响;后侧天线由于装载空间较小,采用了传统的Vivaldi天线结构并加载了两个电阻。利用前后侧天线同时工作的方式并且使前后侧天线的开口方向相反,改善了天线的水平面辐射特性,并使驻波比基本满足指标要求。三、基于单极子天线的低剖面机载刀型天线的研究和设计。该天线的装载环境要求天线倾斜放置在机翼内部,有一定的共形要求。研究了单极子天线在相对大的垂直地板上和天线在倾斜情况下的阻抗特性和辐射特性,并采用菱形的辐射体结构来使高频阻抗更加平缓,方向图不圆度更小。为了进一步改善低频的匹配情况,通过调试耦合馈电结构的单极子天线,最终采用菱形片作为耦合馈电结构,并在末端与耦合辐射体短路,使全频带内驻波比小于2,同时通过微调耦合馈电结构的短路位置,改善了方向图的不圆度,满足了指标要求。