郭志威关于Vivaldi超宽带相控阵天线的辐射与散射技术研究.caj

简介：
本论文由郭志威撰写，专注于Vivaldi超宽带相控阵天线的研究，深入探讨了其辐射特性及散射现象，为优化天线设计提供了理论依据和技术支持。 为了适应现代雷达、无线通信及电子对抗等领域对超宽带、双极化以及大角度扫描的阵列天线需求的增长，一种新型的宽带宽角扫描相控阵天线应运而生。随着性能指标要求越来越高，这种超宽带相控阵天线已成为当前国内外军事和民用领域各种无线电子系统研究中的难点之一。 本段落以工作在五个倍频程以上的超宽带双极化一维相控阵为主要设计目标，研制了一款基于平衡对拓形式的Vivaldi超宽带双极化一维相控阵，并详细分析了其辐射与散射特性。全文的主要内容分为以下四个部分： 首先，在理论上探讨了Vivaldi天线的比例变换原理以及由表面电流分布引起的辐射机制和超宽带相控阵理论，为整个研究奠定了坚实的理论基础。 其次，设计了一种宽频带且低损耗的微带线-槽线转换器来满足从不平衡到平衡馈电的需求，并利用大角度扇形枝节实现宽频率范围内的阻抗匹配。通过使用该转换器改进传统形式天线单元的设计，发现这种新型天线单元在保持原有辐射特性的同时显著改善了交叉极化性能。 第三部分设计并排列了一种基于平衡对拓形式的双极化天线单元，并利用HFSS电磁仿真软件优化阵列结构，最终开发出一个由10个单元组成的有限大阵列。仿真的结果显示该天线具有良好的辐射特性指标。 第四部分简要介绍了雷达散射截面和相关理论分析方法，并对设计的超宽带相控阵进行了单站RCS（雷达反射截面积）及双站RCS仿真，同时将其与同等面积金属地板进行对比，结果表明所设计的天线在RCS特性上明显优于后者。 最后，在实验室环境中对研制出的超宽带阵列天线进行了加工、组装和辐射性能测试。实验数据与之前的模拟计算结果高度一致，验证了该设计方案的有效性和正确性。