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天线作为一种换能器,是雷达、定位、导航、通信等系统中必不可少的一个组成部分。双波段双极化(DBDP: Dual-band Dual-polarization)共孔径微带天线由于具有多波段多极化、收发一体、高效率等特点,在合成孔径雷达、卫星导航通信等领域受到广泛应用。对于一个完整的合成孔径雷达系统,影响其探测性能的因素有天线、工作制式、工作频段、发射功率、接收灵敏度、图像处理等,其中,雷达天线在接收灵敏度、图像清晰度、距离与方位分辨率以及成像测绘带宽等诸多方面起着决定作用。无论是卫星、飞机或是其他飞行器,其载重和体积都受到严格限制,微带天线具有重量轻、体积小等特点,因此,对用于合成孔径雷达的双波段双极化共孔径微带天线的研究是十分迫切和必要的。本文在前人研究基础上,创新性的提出了使用基片集成金属支柱和开孔金属板抑制交叉极化、增大带宽、提高隔离度的新方法。 首先,对用于合成孔径雷达的双波段双极化共孔径微带天线阵进行了介绍,选取了近年来国内外优秀的共孔径DBDP天线设计说明其研究现状和发展方向,并且从频段选择、天线整体结构、单元排布方式、馈电方式四个方面对共孔径DBDP天线进行了总结。 然后,详细的对微带天线理论及其分析方法、微带天线双极化理论及其基本结构、基片集成波导理论及其设计方法做了介绍,从而为接下来的研究做好了准备。 接着,详细描述了X和C波段微带天线使用双端口馈电方式实现双极化的设计过程并最终给出两个波段天线单元的设计模型。从双极化微带天线设计的各方面,包括,介质板的材料和尺寸、贴片的形状和尺寸、天线的结构以及馈电方式等对天线设计进行了考量。最终确定X波段天线单元使用带有基片集成金属支柱的十字形缝隙耦合的双层微带矩形贴片结构;C波段天线单元使用带有匹配枝节的框形缝隙耦合馈电和微带线馈电的双层微带振子结构。利用HFSS15仿真软件,从贴片尺寸、间距,耦合缝隙,馈电结构,SIW等多方面分析了各项参数对两个波段天线性能的影响,从而得出最优设计,给出X波段和C波段双极化天线单元的最终模型和尺寸。 最后,将X波段与C波段双极化天线单元合二为一,完成双波段双极化共孔径微带天线阵的设计工作。结合本文的设计目标,考虑天线组阵的各种影响因素,如栅瓣抑制、交叉极化抑制等,使用反相馈电技术和基片集成波导技术完成了具有宽带宽特性和反相馈电特性的X波段馈电网络设计,并由此将X波段双极化单元设计为具有低交叉极化性能的4元阵列。将该4元阵列和C波段振子天线单元组合,经过仿真优化构成具有4个X波段单元和1个C波段单元的C/X波段共孔径微带天线实验阵。