文档介绍：代号 10701 学号 1075490351
分类号 TN82 密级公开
UDC 编号
题(中、英文)目高增益微带天线阵的研究及设计
Study and Design on High-gain Microstrip Antenna
Array
作者姓名谢宝荣学校指导教师姓名职称邹艳林副教授
工程领域电子与通信工程企业指导教师姓名职称叶荣高工
论文类型应用基础技术类提交论文日期二○一三年三月
西安电子科技大学
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西安电子科技大学
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单位为西安电子科技大学。
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本人签名: 日期
导师签名: 日期
摘要 I
摘要
在无线电领域,天线是非常重要的组成部分。由于微带天线有低剖面、重量
轻、量产成本低、易于设计等优点,在导弹、引信、遥测等诸多方面得到了广泛
的应用。随着现代技术的发展,通讯和雷达系统对整体性能、体积、功耗等要求
越来越高,新的技术和工艺不断涌现。在微波集成技术的快速发展和空间技术对
低剖面天线的迫切需求下,微带天线得到了迅猛的发展。本文从项目需求出发,
借助电磁仿真软件,研究并设计了可用于探测雷达系统的微带阵列天线。
本文的主要工作包括:
1、设计了一副 24×4 元高增益微带阵列天线。天线工作在 -,
采用矩形贴片为天线单元,阵元通过串馈形式进行激励,结构紧凑。为取得合适
的主瓣宽度和副瓣电平,我们采用基于差分进化算法的综合方法,得到每个阵元
的激励幅度和相位。馈线设计是该项工作的关键部分,通过采用双四分之一阻抗
变换器,所设计的馈电结构不仅可以实现所需的电流分布,而且能够达到较好的
阻抗匹配。该馈电结构调整非常灵活,利于工程实现。所设计的阵列天线具备高
增益,窄波束,低副瓣特性,带内增益超过了 25dB,俯仰面的半功率波瓣宽度约
为 20,而方位面的半功率波瓣宽度仅为 3,且两个主平面内的副瓣电平都低于
-20dB。
2、设计了一副16×16元微带相控阵天线,该天线应用于24GHz探测雷达,可
工作于两种正交的线极化状态,分别实现两个正交方向上的扫描。天线由辐射贴
片层和馈电网络层组成,采用简单的矩形贴片作为辐射单元,为降低馈电损耗,
采用了串联式馈线结构。馈电网络层由32个具备反相功能的功分器组成。由于探
测雷达的小型化要求,该阵列天线的组阵方式、馈电结构以及贴片层与馈电层的
结合方式均是设计的关键所在。经过多重巧妙的设计,最终实现了该天线分别以
两种极化状态在两个正交方向上的扫描,最大扫描角度大于40°,主瓣宽度小于7°,
天线增益大于20dB。在仿真设计的基础上,我们制作了16×16元微带相控阵列的实
验样品,并给出了初步测试方案。
关键词:微带阵列天线高增益馈电网络相控阵
ABSTRACT III
ABSTRACT
Antenna is a very important part in the radio field. Due to its advantages of low
profile, light weight, mass production, ease of design, microstrip antenna has been
widely used in the missile, fuze, telemetry, and many other aspects. In modern