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宽角扫描天线的研究

作　者: 王建飞
导　师: 邱景辉
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 扫描天线浮空器球反射面天线圆极化
分类号: TN822
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 26次
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内容摘要

天线的扫描特性在现代雷达中越来越受到重视。反射面天线本身具有的高增益,强方向性特点,使其在机械扫描雷达中的应用很广泛。浮空器这是种历史很悠久的飞行器,浮空器是指利用轻于空气的气体来提供升力的航空器。依照工作原理,浮空器可分为飞艇、系留气球和热气球,其中飞艇和系留气球是军事使用价值最高的浮空器。本课题研究内容是利用球形浮空器作为载体,并且利用其表面作为反射面,应用球面特有的完全对称性设计了一种宽角度的扫描天线,应用于复杂的战场环境下的补充侦查设备。首先,论述了球面反射镜天线的严格理论,利用麦克斯韦方程对其进行了严格解析。通过对旋转抛物面和球面的口径衰减因子以及口径场相位特性进行比较分析,总结出球面反射天线的口径场允许相位差的条件下如何设计馈源。其次,为了能够适应战场复杂环境,以及使用范围,设计了一种圆极化的馈源。该馈源的变极化原理应用了波导渐变理论。对于脊波导利用了等效电路法分析了其主模的相移参数,并利用该理论对于极化移相器进行了可行性的分析,以及定量的分析,建立模型。由球面天线对于馈源的要求,设计了与之能够匹配的馈源,并分析了设计方法。最后,利用前面所分析的理论以及方法通过CST-Microwave Studio?仿真软件进行仿真和分析,并且对于脊波导的移相效果进行了定量的分析,详细分析了各种影响极化移相器性能的因素,及对于影响其性能的加工误差进行分析,证明该极化移相器是一个可靠性较高的器件。再由战场特殊环境以及载重要求,设计了相应的浮空器,并利用其球面做为反射面。通过最后的仿真满足了所达到宽角扫描的目的。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-15
  1.1 课题研究的背景及意义  7-14
    1.1.1 国内外研究进展  9-14
  1.2 研究内容  14-15
第2章球面反射镜天线理论分析  15-30
  2.1 球面反射镜天线的严格理论  15-25
    2.1.1 球面天线严格解的一般提法  16-23
    2.1.2 入射场的分解  23-25
  2.2 球反射镜面与旋转抛物面辐射场比较分析  25-29
    2.2.1 口径场衰减因子比较分析  25-27
    2.2.2 口径场相位特性比较分析  27-29
  2.3 本章小节  29-30
第3章馈源的设计  30-42
  3.1 基于脊波导理论的极化移相器  30-34
    3.1.1 脊波导理论  30-33
    3.1.2 脊波导极化移相器  33-34
  3.2 喇叭的设计  34-39
    3.2.1 喇叭的平方律相差分布  35-36
    3.2.2 方向性系数和增益  36-37
    3.2.3 喇叭天线的相位中心  37
    3.2.4 圆锥喇叭的辐射场  37-38
    3.2.5 喇叭的设计  38-39
  3.3 伺服跟踪系统  39-41
  3.4 本章小节  41-42
第4章宽角扫描天线仿真设计  42-55
  4.1 球镜反射面的设计  42-45
  4.2 极化移相器的仿真研究  45-51
  4.3 馈源的仿真设计  51-53
  4.4 球镜反射面天线的仿真研究  53-54
  4.5 本章小节  54-55
第5章实验研究  55-59
  5.1 实验环境  55-56
  5.2 实验测量误差分析  56-58
  5.3 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-65
致谢  65

宽角扫描天线的研究

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