基于方向圖可重構(gòu)技術(shù)的相控陣大角度掃描特性研究.pdf

1、大角度掃描相控陣能夠在較大的空域內(nèi)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，為制導(dǎo)、探測、搜索、識別、捕獲和跟蹤提供了及時的信息。工作在毫米波段的相控陣則具備很好的穿透傳播特性，良好的抗干擾、反隱身能力，以及體積小、重量輕等特征，它們在車載、艦載和星載等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因此對工作在毫米波段的具備大角度掃描特性的相控陣進(jìn)行研究，有著重要且深遠(yuǎn)的意義。
　　本文圍繞毫米波段大角度掃描相控陣的分析與設(shè)計(jì)方法展開了一系列的研究，主要內(nèi)容如下：
　　在第一章，介

2、紹了相控陣、大角度掃描相控陣以及方向圖可重構(gòu)技術(shù)的研究背景以及發(fā)展動態(tài)。指出了相控陣發(fā)展過程中亟待解決的關(guān)鍵問題，并針對關(guān)鍵問題之一——大角度掃描，概述了實(shí)現(xiàn)大角度掃描的幾種方法，分析了方向圖可重構(gòu)技術(shù)的特點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)方法。
　　在第二章，首先分析了影響相控陣掃描波束指向角、增益、波束寬度和掃描柵瓣等性能的若干參數(shù)；接著，將方向圖可重構(gòu)技術(shù)與相控陣設(shè)計(jì)相結(jié)合，提出了含有方向圖可重構(gòu)單元的相控陣大角度掃描新思路。該新思路包括了大角度掃

3、描的新方法、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案以及實(shí)驗(yàn)天線模型。其中，新方法包括了大角度掃描的具體實(shí)施步驟；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案包括了對1×4有源相控陣的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證步驟、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證指標(biāo)分解；最后，提出了包含方向圖可重構(gòu)單元、1×4有源相控陣、T/R組件和饋電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)天線模型。
　　在第三章，提出了一種新型的毫米波饋電可重構(gòu)方向圖可重構(gòu)天線，該新型方向圖可重構(gòu)天線通過重構(gòu)饋電網(wǎng)絡(luò)而得到不同重構(gòu)模式的輻射方向圖。首先，研究了它的方向圖可重構(gòu)原理，給出了詳細(xì)估算方向圖

4、可重構(gòu)模式的解析表達(dá)式。其次，根據(jù)上述解析表達(dá)式的初步計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)了三種可重構(gòu)的饋電網(wǎng)絡(luò)。最后，提出了該類型方向圖可重構(gòu)天線的定量設(shè)計(jì)方法。此外，考慮可重構(gòu)天線內(nèi)基本輻射元間的互耦效應(yīng)以及重構(gòu)饋電網(wǎng)絡(luò)中嵌入開關(guān)的插入損耗等因素，修正和完善了估算解析表達(dá)式，使其能更加準(zhǔn)確的指導(dǎo)該類型方向圖可重構(gòu)天線的設(shè)計(jì)。測試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的方向圖可重構(gòu)天線具有三種可重構(gòu)輻射模式，在其俯仰面的聯(lián)合3dB波束寬度達(dá)到了大約128°，三種模式的輻射增益均

5、達(dá)到9dB左右且增益波動在1dB之內(nèi)。
　　在第四章，首先提出了含有方向圖可重構(gòu)單元的1×4相控陣，給出了相控陣具體結(jié)構(gòu)和饋電網(wǎng)絡(luò)。其次，按照大角度掃描新方法，將掃描空域劃分為三個子空域，在各個子空域內(nèi)實(shí)施相掃，在接連的子空域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)大角度掃描。再次，分析了相控陣及其掃描波束的特性。在分析相控陣陣因子時，發(fā)現(xiàn)含有方向圖可重構(gòu)單元的相控陣具有二維波束掃描自由度。在分析相控陣饋電網(wǎng)絡(luò)時，提出了一種通過控制可重構(gòu)單元內(nèi)基本輻射元的間距

6、、各可重構(gòu)單元的間距以及單元各可重構(gòu)輻射方向圖初始狀態(tài)，在掃描子區(qū)域內(nèi)合理地規(guī)避柵瓣的解析方法，并給出了具體的圖示和公式說明。最后，針對掃描區(qū)域內(nèi)的高旁瓣、掃描波束指向角不準(zhǔn)確以及掃描波束寬度突變等問題，利用遺傳算法優(yōu)化了各可重構(gòu)單元的饋電幅度和相位，從而提高了相控陣大角度掃描波束特性。論文研究結(jié)果表明，該相控陣能夠?qū)崿F(xiàn)在俯仰面內(nèi)±75°的掃描，其聯(lián)合3dB波束覆蓋范圍達(dá)到了±80°，且增益波動在3dB之內(nèi)。
　　在第五章，對論文