基于Rotman透鏡的二維多波束天線的分析與研究.pdf

1、多波束陣列天線廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、電子偵察和對抗、高數(shù)據(jù)率無線通信、局部點(diǎn)對多點(diǎn)移動通信以及毫米波成像等軍事和民事領(lǐng)域。目前實(shí)現(xiàn)多波束天線主要采用多波束形成網(wǎng)絡(luò)和相控陣體制，相控陣體制需要大量的收發(fā)組件，成本高昂；而多波束形成網(wǎng)絡(luò)則具有可低成本地實(shí)現(xiàn)多波束的顯著優(yōu)勢。Rotman透鏡作為最常用的多波束形成網(wǎng)絡(luò)之一，更是具有寬頻帶、低成本等優(yōu)點(diǎn)，因此Rotman透鏡引起國內(nèi)外廣大研究者的研究興趣。實(shí)現(xiàn)二維多波束掃描在實(shí)際應(yīng)用中的需求愈發(fā)強(qiáng)烈，

2、可是目前利用Rotman透鏡實(shí)現(xiàn)二維多波束陣列天線的研究卻較少。因此，對基于Rotman透鏡的二維多波束天線的原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究十分迫切；同時為了實(shí)現(xiàn)緊湊的結(jié)構(gòu)，對Rotman透鏡的小型化也是重點(diǎn)研究之一。故本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，詳細(xì)介紹陣列天線、多波束天線的基本原理和發(fā)展應(yīng)用背景、多波束形成網(wǎng)絡(luò)主要種類及其相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)。然后分別針對一維和二維Rotman透鏡的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)闡述，展示了Rotma

3、n透鏡作為多波束形成網(wǎng)絡(luò)的廣泛研究和應(yīng)用。
　　其次，由于本文設(shè)計(jì)的二維透鏡多波束網(wǎng)絡(luò)是基于一維Rotman透鏡和R-kR透鏡(一種特殊的Rotman透鏡)，故分別介紹Rotman透鏡和R-kR透鏡的基本原理、公式推導(dǎo)和設(shè)計(jì)方法。同時對二維Rotman透鏡多波束形成網(wǎng)絡(luò)三種實(shí)現(xiàn)方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述，通過對比分析選擇性能和結(jié)構(gòu)較優(yōu)的堆棧式透鏡。
　　然后，基于基片集成波導(dǎo)的二維Rotman透鏡設(shè)計(jì)與分析，設(shè)計(jì)了一維基片

4、集成波導(dǎo)Rotman透鏡和R-kR透鏡；通過對二維堆棧式透鏡轉(zhuǎn)換連接結(jié)構(gòu)的分析與研究，分別設(shè)計(jì)了微帶和平行雙線兩種結(jié)構(gòu)，將仿真和實(shí)測結(jié)果對比分析后，發(fā)現(xiàn)平行雙線結(jié)構(gòu)效果更佳；之后對二維堆棧Rotman透鏡多波束天線進(jìn)行實(shí)物加工測試并分析結(jié)果。
　　最后，研究微帶Rotman透鏡的小型化，針對傳統(tǒng)微帶Rotman透鏡的傳輸移相線較長，為了實(shí)現(xiàn)小型化，本文采用復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳輸移相。將基于復(fù)合左右手傳輸線的Rotman透鏡與