混合天線系統(tǒng)及基于散射矩陣的波束形成.pdf

1、在過去的幾十年中，許多學(xué)者對反射面天線饋源掃描技術(shù)進(jìn)行了研究，但大部分饋源掃描是通過橫向移動單點(diǎn)饋源或副反射面來實(shí)現(xiàn)的。通常使用喇叭天線或開口波導(dǎo)作為反射面天線的單點(diǎn)饋源，通過移動饋源的位置來實(shí)現(xiàn)天線的主波束指向的變化。如果天線波束掃描的范圍較小，利用單點(diǎn)饋源饋電的拋物面天線就可以實(shí)現(xiàn)。但如果掃描范圍較大，用單點(diǎn)饋源掃描拋物面天線時(shí)，會出現(xiàn)慧瓣，因而限制了掃描角度。 本文研究了一種由放置在反射面頂端的橫向靜態(tài)饋源陣列與反射面構(gòu)成

2、的混合天線系統(tǒng)，這種天線系統(tǒng)結(jié)合了陣列天線波束可以電控和反射面天線結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，通過改變饋源陣列單元饋電的幅度和相位來實(shí)現(xiàn)電控波束掃描，而不需要移動饋源的位置。當(dāng)波束掃描角范圍不是很大時(shí)，混合天線系統(tǒng)能夠利用較少的單元實(shí)現(xiàn)電控窄波束，從而可以大大降低電控波束天線系統(tǒng)的成本。本文根據(jù)物理光學(xué)法，將自由空間中的并矢格林函數(shù)應(yīng)用于混合天線系統(tǒng)中接收時(shí)、發(fā)射時(shí)電磁場的計(jì)算，另外，還引入了描述陣列口面場與混合天線口面場之間的變換關(guān)系的散射矩陣。

3、將整個(gè)混合天線系統(tǒng)看作一個(gè)N端口網(wǎng)絡(luò)，其中一些端口與物理饋源(陣列孔徑)相關(guān)，其他端口與反射面孔徑面相關(guān)，同時(shí)利用并矢格林函數(shù)法對系統(tǒng)中陣列饋源面和反射面孔徑面處的電、磁場進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)出N端口的散射矩陣。通過對散射矩陣的數(shù)值計(jì)算和分析來研究該系統(tǒng)的接收和發(fā)射波束形成。本文就文獻(xiàn)<,[20]>中優(yōu)化的混合天線系統(tǒng)，即：反射面孔徑的大小為60λ，饋源孔徑面的大小為30λ的混合天線系統(tǒng)的波束形成進(jìn)行分析，由分析結(jié)果可以看出：這種天線在±20°