共形四維陣列天線技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭對(duì)先進(jìn)飛行器需求的不斷提高，為了保持飛行器良好的空氣動(dòng)力學(xué)性能以及獲得更佳的電磁收發(fā)性能，其收發(fā)天線往往希望與飛行器表面共形，形成共形天線或天線陣。共形天線具有許多優(yōu)良的電磁性能，如電磁兼容性好、不易受電子干擾、雷達(dá)散射截面小等等，是目前天線技術(shù)中最受關(guān)注的發(fā)展方向之一。共形陣列天線也常常需要實(shí)現(xiàn)低副瓣或者超低副瓣方向圖，但若采用常規(guī)的幅度加權(quán)共形陣列天線形式，其激勵(lì)幅度動(dòng)態(tài)比往往會(huì)非常高，相應(yīng)的對(duì)饋電的精度要求非常苛刻，有

2、時(shí)在實(shí)際中甚至是不可能實(shí)現(xiàn)的。
　　另一方面，如果在常規(guī)共形陣列天線中加入時(shí)間開關(guān)控制，利用新增加的時(shí)間自由度，在原空間三維的基礎(chǔ)上形成共形四維天線陣，就可以彌補(bǔ)上述常規(guī)共形天線陣的缺陷。本文結(jié)合四維天線陣與共形天線陣的優(yōu)勢(shì)，對(duì)基于四維天線理論的共形四維陣列天線技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究，主要包括以下幾個(gè)方面的研究工作：
　　首先，本文對(duì)共形陣列天線的相關(guān)基礎(chǔ)研究理論以及共形時(shí)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了討論，并主要針對(duì)共形陣列天線

3、中最基本的圓環(huán)陣及球面陣等進(jìn)行了波束形成技術(shù)和陣列綜合研究。同時(shí)，對(duì)適合于共形的微帶天線單元的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，在保持低剖面的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出較寬頻帶的共形寄生貼片天線，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該天線單元具有很好的輻射性能并適合于與載體共形。
　　其次，將四維天線陣列技術(shù)引入共形陣列天線中，對(duì)常規(guī)共形天線陣中難以實(shí)現(xiàn)的一些技術(shù)需求在共形四維天線陣列中進(jìn)行研究，以實(shí)現(xiàn)高性能共形天線陣的低成本設(shè)計(jì)，簡化饋電網(wǎng)絡(luò)、降低饋電復(fù)雜度。利用差分進(jìn)化算法來優(yōu)

4、化共形四維陣列的時(shí)間開關(guān)序列，能夠在較低的激勵(lì)幅度動(dòng)態(tài)比情況下綜合理想的低/超低副瓣方向圖，實(shí)現(xiàn)波束賦形等。
　　最后，針對(duì)上述共形四維陣列天線技術(shù)理論進(jìn)行了原理性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。借助商業(yè)軟件HFSS對(duì)共形四維陣列天線進(jìn)行頻域全波分析，仿真獲得天線陣在中心頻率及其邊帶頻點(diǎn)上的方向圖。通過HFSS-DE聯(lián)合仿真優(yōu)化的方法可以解決實(shí)際共形陣列綜合中天線單元間復(fù)雜的互耦問題，也可通過實(shí)測(cè)陣列環(huán)境中的單元方向圖來進(jìn)行陣列綜合。仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證