【摘 要】
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随着无线通信技术的迅猛发展,天线的性能对整个通信系统起着决定性作用。相控阵天线的扫描角度越宽,其覆盖范围就越广,扫描盲区就越小。同时,共形技术能够基于载体平台实现天线的小型化、轻便化与隐身设计。因此,本文对宽角共形相控阵天线展开深入的研究,其主要内容包括以下几个部分:首先,本文对宽角相控阵天线,共形相控阵天线和稀疏布阵的研究背景与现状进行了介绍。并对阵列天线基础理论,相控阵天线的有源驻波比和有源方
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随着无线通信技术的迅猛发展,天线的性能对整个通信系统起着决定性作用。相控阵天线的扫描角度越宽,其覆盖范围就越广,扫描盲区就越小。同时,共形技术能够基于载体平台实现天线的小型化、轻便化与隐身设计。因此,本文对宽角共形相控阵天线展开深入的研究,其主要内容包括以下几个部分:首先,本文对宽角相控阵天线,共形相控阵天线和稀疏布阵的研究背景与现状进行了介绍。并对阵列天线基础理论,相控阵天线的有源驻波比和有源方向图求解做了深入探讨。其次,为了清晰地陈述设计过程,从平面结构的天线阵列设计出发,设计了基于机翼载体平台的前翼和后翼共形相控阵天线。此共形相控阵天线将半波偶极子天线作为阵列的辐射单元,通过加入微带Marchand巴伦实现馈电端到天线端阻抗变换的同时拓宽带宽。同时,通过引入耦合贴片、金属条带和频率选择表面（FSS）来降低阵列扫描时的有源驻波比（VSWR）。为了提高天线的方向性,在阵列中加入双引向器结构。最后对前翼和后翼共形相控阵天线进行了实物加工与测试,结果与仿真相吻合。再次,针对后翼共形相控阵天线拓宽带宽、减轻质量等要求,设计了改进型后翼共形相控阵天线。此阵列天线通过改进矩形的FSS为“工”字型,并对介质进行裁剪和开槽,实现减重要求的同时拓宽50%带宽。最终天线实现在0.875～1.042f0频带内实现±60°扫描时有源VSWR小于2.5,在0.833～1.083f0频带内实现±60°扫描时有源VSWR小于3.5。此外,工作频率为f0的H面方向图的3d B波瓣宽度小于118?。最后,通过遗传算法实现了阵列的稀疏排列,同时对天线阵进行稀疏布阵与仿真,并模拟了实际飞机起飞降落引起的机翼形变对天线性能影响。实现了阵列在后翼稀疏共形的情况下,每个单元的有源VSWR以及阵列方向图均表现良好。
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