微带天线在相控阵天线应用上的关键技术探讨
微带共形阵列天线研究与应用
微带共形阵列天线研究与应用随着无线通信技术的快速发展，微带共形阵列天线在通信、卫星导航、智能电网等领域的应用越来越广泛。
本文将介绍微带共形阵列天线的研究与应用现状，分析其技术特点，探讨未来发展趋势。
关键词：微带共形阵列天线、无线通信、卫星导航、智能电网微带共形阵列天线是一种基于微带贴片天线技术的阵列天线，具有体积小、重量轻、易集成等优点。
随着无线通信技术的不断进步，微带共形阵列天线的研究与应用越来越受到。
近年来，国内外研究者对微带共形阵列天线进行了广泛的研究，取得了许多重要的成果。
例如，中国科学院上海天文台的李洪涛等人设计了一种应用于卫星通信的微带共形阵列天线，有效地提高了通信性能。
美国加州大学伯克利分校的张晓红等人研究了一种应用于无线局域网的微带共形阵列天线，实现了高速数据传输。
微带共形阵列天线在卫星导航、智能电网等领域也有着广泛的应用。
(1)结构：微带共形阵列天线的结构主要由微带贴片天线和共形阵列组成。
微带贴片天线负责辐射和接收电磁波，共形阵列则用于实现波束扫描、增益提高等效果。
(2)工作原理：微带共形阵列天线的工作原理是利用微带贴片天线的谐振特性，通过调整贴片形状、尺寸和位置等参数，实现对特定频率的电磁波进行高效辐射和接收。
(3)布局：微带共形阵列天线的布局主要是指贴片天线在载体表面的排列方式。
根据不同的应用需求，可以采用不同的布局方式，如线性布局、圆形布局、平面布局等。
微带共形阵列天线具有广泛的应用前景。
在通信领域，可以利用微带共形阵列天线实现高速数据传输和宽带通信。
在卫星导航领域，微带共形阵列天线可以提高定位精度和抗干扰能力。
在智能电网领域，微带共形阵列天线可以实现电力设备的远程监控和智能管理。
微带共形阵列天线还可以应用于无线传感网络、雷达探测等领域。
未来，微带共形阵列天线的研究与发展将面临更多的挑战与机遇。
一方面，研究者需要解决微带共形阵列天线的带宽窄、增益低、方向图可控性差等问题。
天线在卫星通信中的关键技术
天线在卫星通信中的关键技术在当今的信息时代，卫星通信作为一种重要的通信手段，在全球范围内发挥着至关重要的作用。
无论是广播电视信号的传输、远程通信服务的提供，还是气象数据的收集与分发，都离不开卫星通信技术的支持。
而在卫星通信系统中，天线无疑是其中最为关键的组成部分之一。
天线，简单来说，就是用于发射和接收电磁波的装置。
在卫星通信中，天线的性能直接决定了通信的质量、覆盖范围以及数据传输的速率。
为了实现高效、稳定且可靠的卫星通信，研究和应用一系列先进的天线技术至关重要。
首先，波束成形技术是天线在卫星通信中的一项关键技术。
通过调整天线阵元的激励幅度和相位，可以实现波束的指向控制和形状调整。
这意味着可以将信号能量集中在特定的方向上，从而提高信号的强度和接收效果。
例如，在卫星与地面站之间的通信中，可以通过波束成形技术将波束指向地面站所在的位置，减少信号的散射和衰减，提高通信的可靠性和数据传输速率。
多波束天线技术也是卫星通信中的重要手段。
传统的单波束天线只能在一个方向上进行通信，而多波束天线可以同时形成多个波束，覆盖不同的区域。
这使得卫星能够同时与多个地面站进行通信，大大提高了卫星通信的容量和效率。
想象一下，一颗卫星可以同时为多个地区提供通信服务，这在应对日益增长的通信需求方面具有巨大的优势。
相控阵天线技术在卫星通信中也有着广泛的应用。
相控阵天线通过控制阵列中各个单元的相位，可以快速地改变波束的指向，实现对目标的跟踪和通信。
这种快速响应的能力对于移动卫星通信，如飞机、船舶等交通工具上的通信，尤为重要。
它能够确保通信链路的稳定连接，不受载体运动的影响。
此外，自适应天线技术能够根据通信环境的变化自动调整天线的参数，以优化通信性能。
比如，当存在干扰信号时，自适应天线可以通过调整波束的方向和形状，降低干扰的影响，提高信号的信噪比。
这就像是天线有了“自我调节”的能力，能够适应各种复杂的通信场景。
天线的极化方式也是一个关键因素。
微带贴片天线阵列的研究与设计
微带贴片天线阵列的研究与设计随着无线通信技术的快速发展，天线作为无线通信系统的重要组件，其性能和设计受到了广泛。
微带贴片天线作为一种常见的平面天线，具有体积小、重量轻、易于集成等优点，被广泛应用于现代通信系统中。
本文将重点探讨微带贴片天线阵列的研究与设计。
微带贴片天线的基本原理是利用微带线来传输信号，并在贴片表面形成电磁场，从而实现电磁波的辐射和接收。
微带贴片天线的应用范围广泛，如移动通信、卫星通信、雷达等领域。
为了满足现代通信系统的需求，微带贴片天线阵列的研究与设计成为了关键。
微带贴片天线阵列的研究与设计方法包括理论分析、实验测试和数据分析。
理论分析是研究微带贴片天线阵列的基础，通过建立模型来分析天线的辐射特性和性能参数。
常用的分析方法包括电磁场理论和有限元法等。
实验测试是研究微带贴片天线阵列的重要环节，通过测试数据来验证理论分析的正确性。
实验测试包括天线性能参数的测量和辐射特性的测试等。
数据分析是对实验测试结果进行处理和解释的过程，通过对比不同数据来优化天线阵列的设计。
实验结果表明，微带贴片天线阵列具有优良的性能特点和优势。
微带贴片天线阵列的辐射性能较强，能够实现方向性和增益的控制。
微带贴片天线阵列的带宽较宽，有利于实现多频段通信。
微带贴片天线阵列易于集成和制造，具有较低的成本和较高的可靠性。
这些优点使得微带贴片天线阵列在未来通信领域中具有广泛的应用前景。
本文通过对微带贴片天线阵列的研究与设计，总结了其性能特点和优势，并指出了微带贴片天线阵列在技术创新和应用推广方面的意义。
微带贴片天线阵列作为一种重要的平面天线，具有广泛的应用前景。
在未来的研究中，可以进一步探索微带贴片天线阵列的高效设计和优化方法，提高其性能和可靠性，以满足不断发展的无线通信需求。
随着无线通信技术的快速发展，天线作为通信系统中关键的组成部分，其性能和设计受到了广泛。
特别是高性能宽带双极化微带贴片天线，其在无线通信领域具有广泛的应用前景。
微波相控阵天线技术的研究与发展
微波相控阵天线技术的研究与发展微波相控阵天线技术是一项关键的通信和雷达技术，其研究与发展一直备受关注。
本文将探讨微波相控阵天线技术的背景、原理、应用以及未来发展趋势。
1. 背景微波相控阵天线技术源于对雷达和通信系统性能的不断追求。
传统的固定方向天线存在着无法灵活调整波束方向的缺陷，而微波相控阵天线技术通过控制每个天线元件的相位和幅度，能够实现快速、灵活地改变波束方向和形状，从而提高了系统的性能和适应性。
2. 原理微波相控阵天线由大量微小的天线单元组成，这些单元可以独立调节相位和幅度。
通过精确控制每个单元的相位和幅度，可以形成特定方向和形状的波束。
相控阵天线的波束形成原理基于干涉理论和波束形成算法，通过合成多个单元的信号，使得波束能够聚焦在目标上，实现高精度的目标探测和跟踪。
3. 应用微波相控阵天线技术在军事、民用和航天领域有着广泛的应用。
在军事方面，相控阵雷达可以实现对多个目标的同时跟踪和定位，提高了战场信息的获取和处理能力；在民用通信领域，相控阵天线可以实现对移动通信用户的动态跟踪和波束赋形，提高了通信系统的容量和覆盖范围；在航天领域，相控阵天线被广泛应用于卫星通信和导航系统中，为空间信息的传输和定位提供了可靠的技术支持。
4. 发展趋势随着通信和雷达技术的不断发展，微波相控阵天线技术也在不断演进。
未来的发展趋势主要包括以下几个方面：- 高集成化：随着微电子技术和射频集成技术的进步，相控阵天线系统将越来越小型化、轻量化和高集成化，适应于更多的应用场景。
- 宽频段：未来的相控阵天线将具有更宽的工作频段，能够满足多种频段的通信和雷达需求，提高系统的灵活性和适用性。
- 多功能化：相控阵天线将具备更多的功能，如自适应波束形成、干涉成像、电子扫描等，实现更复杂的任务和应用。
- 智能化：相控阵天线系统将借助人工智能和自主学习算法，实现对环境和任务的智能感知和优化控制，提高系统的自适应性和智能化水平。
综上所述，微波相控阵天线技术在通信和雷达领域具有重要的地位和广阔的应用前景。
毫米波微带阵列天线研究
毫米波微带阵列天线研究随着通信技术的快速发展，毫米波微带阵列天线已成为无线通信领域的研究热点。
本文将介绍毫米波微带阵列天线的原理和特点，探讨其设计和实现方法，并分析实验结果。
本文将总结研究结论并展望未来研究方向。
毫米波微带阵列天线是一种基于微带天线技术的阵列天线。
微带天线具有体积小、重量轻、易共形、低成本等优点，而毫米波具有宽带宽、高速度、低延迟等特性。
因此，毫米波微带阵列天线具有潜在的广泛应用前景，如在5G通信、卫星通信、雷达等领域。
毫米波微带阵列天线的原理是利用微带天线的基本原理，将辐射单元集成在介质基板上。
辐射单元可以是矩形、圆形或其他形状，一般通过印制电路技术制造。
毫米波微带阵列天线的主要特点包括宽带宽、高定向性、低副瓣电平、高辐射效率等。
设计毫米波微带阵列天线时，需要考虑以下因素：阵列规模：根据应用需求，确定阵列规模大小。
一般来说，阵列规模越大，天线性能越好。
但同时需要考虑实现复杂度和成本等因素。
辐射单元排列：辐射单元的排列方式对天线性能有重要影响。
常见的排列方式包括直线型、圆环型、平面型等。
介质基板选择：介质基板的材料和厚度对天线的性能也有重要影响。
一般要求介质基板具有低损耗角、高介电常数等特性。
天线馈电方式：天线的馈电方式包括同轴线馈电、微带线馈电、耦合馈电等。
选择馈电方式时需要考虑阻抗匹配、功率容量等因素。
根据上述设计因素，可以采用数值仿真方法进行优化设计。
常用的数值仿真软件包括Ansoft HFSS、CST等。
设计完成后，需要进行实验测试以验证设计结果的正确性。
实验测试是验证毫米波微带阵列天线性能的关键环节。
一般需要进行远场测试和近场测试，以评估天线的辐射性能和方向图。
同时，还需要测试天线的增益、效率、带宽等指标。
实验测试结果可为进一步优化设计提供参考依据。
通过对毫米波微带阵列天线的深入研究，我们可以总结出以下毫米波微带阵列天线具有宽带宽、高定向性、低副瓣电平、高辐射效率等优点，具有广泛应用前景。
微带多波束相控阵天线故障诊断专家系统研究
微带多波束相控阵天线故障诊断专家系统研究俞隽杨诠让（东南大学毫米波国家重点实验室南京２１００９６）ｌ耍，本文为一椭圆切割的微带多波束相控阵天线故障诊断专家系统，同时对多波束相控阵与单波束相控阵故障诊断专家系统进行了比较。
结果表明：多波束相控阵故障诊断专家系统的性能增强，准确率提高。
关■阔：徽带天线．专家系统，多波束相控阵１引言自七十年代咀来．随着微波集成技术的进步．微带阵列天线得到迅速发展，并广泛应用于雷达和卫星通信中。
徽带相控阵天线已经成为全固态有源相控阵雷达的重要部件之一．为了便于对天线阵进行维护．相控阵天线需要一套监测系统。
本文就是在单波束相控天线阵故障诊断专家系统的基础上针对一个８０×１２椭圆形状切割的辙带多波束相控阵天线设计的故障诊断专家系统．相控天线阵监测系统根据测试方法的不同．可以分为“内监测”和“外监测”两种。
“内监测”的测试精度高，但设备复杂。
本文采用外监测方法．只需根据相控阵天线的外场信号就可以进行故障诊断，不需分别对每个单元的幅相进行监测．从而可以大大减少监测系统的设备。
由于引入了多波束体制，专家系统知识库质量更高，专家系统故障诊断系统的性能也更好．２微带天线阵故障诊断专家系统构成专家系统一般由知识库和推理机等部分组成（图Ｉ）。
知识库存放故障诊断信息．推理机则根据故障诊断知识库和测试数据进行故障诊断，给出故障信息。
知推・一天线监视系统Ｉ识理库机————叫系统维护人员Ｉ图１（专家系统的基本结构）１．知识库的建立进行故障诊断之前，首先必须建立专家系统知识库．即找到天线阵单元发生故障时变化敏感的变量作为特征值建立故障诊断信息库。
当微带相控阵天线的某些单元出现故障时ｔ其Ｅ面和Ｈ面的方向图会发生变化；方向图的主瓣变化较小．副瓣的幅度和相位变化较大。
因此・本专家系统选择天线阵Ｅ面和Ｈ面方向图左右各２个副瓣的幅度和相位共１６个变量作为特征值建立专家系统知识库。
为保证知识库的质量，本文在计算天线阵场方向图过程中通过谱域矩量法计算整个微带天线阵的阻抗矩阵，充分考虑了天线阵列各个单元之间的互耦效应ｔ减少了误差。
毫米波相控阵天线关键技术分析
EXCHANGE OF EXPERIENCE 经验交流摘要：毫米波相控阵天线正处于研究起步阶段，因其优势明显，在军事民用中有着巨大的开发前景。
论文对毫米波相控阵天线采用的几项关键技术的进行阐述和分析，包括多波束形成技术、毫米波T/R组件、提高带宽以及空间功率合成技术等对关键技术。
文章对上述关键技术的研究现状进行了介绍，指出了毫米波相控阵天线关键技术的发展趋势。
关键词：毫米波相控阵天线； 多波束形成；毫米波T/R组件；空间功率合成一、前言近年来，随着西方发达国家对航空方面进行大力投入，国外航天飞行器以及各种空中制导武器更新换代的速度加快，我国航空航天国防事业面临的严峻的形势，增加我国空中目标侦查和探测能力急不可待。
相比于传统的相控阵天线，毫米波相控阵天线将会变得更轻、更灵活以及更高精准度，此外毫米波相控阵天线的抗干扰能力、电子对抗能力以及多目标探测和跟踪能力很强，毫米波相控阵天线现在已经被广泛应用于军事，通信以及电子对抗中。
由于相控阵天线的工作在高频状态，天线内部的元器件的性能以及整个系统的工作状态都面临着很大考验。
如何使毫米波相控阵天线的各项技术指标在高频状态下保持较好状态，现在已经成为相控阵天线技术的研究热点。
毫米波天线起步于上个世纪冷战时期，两个军事强国针对当时新研制的毫米波制导导弹，相继推出了毫米波导弹侦查和探测系统，例如毫米波天线雷达。
目前，毫米波制导技术经过几十年的发展已经比较成熟，但是毫米波天线技术却由于工作频段比较高，核心器件都是毫米波级别器件，使其在生产、集成、工艺以及成本存在很大的难题，同时，毫米波天线要求天线波束比较窄，扫描宽度比较宽，旁瓣低，功率也比较大，造成毫米波天线的技术和性能很难达到理想的状态。
近些年，随着毫米波集成电路和超高速集成电路以及电子技术的快速发展，毫米波天线技术指标得到了很大的提高。
毫米波相控阵天线就是其中的佼佼者，相控阵天线通过组合阵列的数目和排列不同来提高性能。
相控阵天线关键技术的研究
相控阵天线关键技术的研究相控阵天线是一种具有广泛应用前景的无线通信技术，其性能的优劣直接影响到无线通信系统的性能。
本文主要对相控阵天线的关键技术进行研究，以期为提高相控阵天线的性能提供理论支持和实践指导。
在相控阵天线中，阵元排列、信号处理及数字信号处理等关键技术起着至关重要的作用。
阵元排列方式的优劣直接影响到天线的方向性、增益等性能。
常见的阵元排列方式包括直线阵、平面阵和立体阵等，不同的排列方式有各自的优势和适用场景。
信号处理技术是相控阵天线的核心，其处理能力的强弱直接影响着天线的性能。
数字信号处理技术作为现代信号处理技术的代表，具有高精度、高稳定性和高灵活性等优点，在相控阵天线中得到广泛应用。
为了深入研究相控阵天线的关键技术，我们采用了多种研究方法。
我们对国内外相关文献进行调研，了解相控阵天线技术的最新研究动态和前沿技术。
同时，我们进行实地调查，对各种应用场景下的相控阵天线进行测试和分析，掌握第一手数据。
我们设计了一系列实验对相控阵天线的关键技术进行深入研究，通过对比实验和数据分析，找出影响天线性能的关键因素，提出相应的优化策略。
通过本研究，我们发现了一些影响相控阵天线性能的关键问题，如阵元排列方式不合理、信号处理能力不足等。
针对这些问题，我们提出了一些创新的解决方案，如优化阵元排列方式、采用先进的数字信号处理技术等。
同时，本研究也为相控阵天线技术的发展和应用提供了新的思路和方向。
相控阵天线关键技术的研究对提高无线通信系统的性能具有重要意义。
我们将继续相控阵天线技术的发展趋势，努力探索新的关键技术，为推动相控阵天线技术的进步和应用做出贡献。
展望未来，相控阵天线将在越来越多的领域得到应用，如5G通信、雷达探测、卫星通信等。
随着技术的不断进步，我们相信相控阵天线将会展现出更加优异的性能和更加广泛的应用前景。
因此，我们呼吁更多的学者和工程师投入到相控阵天线的研究中来，共同推动这一领域的发展与进步。
相控阵天线是一种具有高精度指向性和波束赋形能力的天线，广泛应用于雷达、通信、电子战等领域。
相控阵天线技术的应用及未来发展趋势
相控阵天线技术的应用及未来发展趋势无线通信技术是现代化社会的重要基础设施之一。
而天线作为无线通信的关键组件，具有决定性的影响。
一种新型的天线技术——相控阵天线技术，近年来受到越来越多的关注。
相控阵天线技术通过电子调节单元阵列，能够控制无线信号的发射和接收方向，实现空间波束形成。
本文将简要介绍相控阵天线技术的基本原理及其在各个领域的应用，并对未来发展趋势进行探讨。
一、相控阵技术的基本原理相控阵技术是基于线性阵列的理论基础，其核心思想是通过电调单元阵列控制波束方向和波前形状。
通过调整电器单元的相位、振幅和极化状态，从而实现波束形成，控制波向。
相控阵技术主要包括以下两个方面的工作：（1）阵列设计：通过制造适当指定大小阵列，并将其分成相等部分阵列，聚焦调制适当的电流、智能电磁波发射器、电磁波接受器，实现阵列辐射成若干区域的强信号，从而实现波束形成。
（2）相位控制：相控阵技术通过电路调节不同元件的相位，保证不同元件形成的波前合成为期望的波前。
具体方法为：在所有基本元件间安装数字相移器，对于信号到达每一个元件的时间，通过计算求解出需要对元件设置的相位差，以实现相位的调节，最终实现波束的控制。
二、相控阵技术的应用相控阵技术具有广泛的应用领域。
下面将简要介绍其在军事、民用通信和雷达系统等各个领域的应用。
1、军事相控阵技术已经广泛应用于军事领域中的雷达系统。
在军事应用领域中具有极为重要的意义。
相控阵雷达具有精准的定位和目标跟踪等优势，可以有效地识别和追踪敌人。
在海上防御领域中，相控阵技术可以用于发现敌方舰队的位置以及船舶编队等信息的探测。
2、民用通信相控阵天线技术在民用通信领域也有着广泛的应用。
无线通信是现代社会的重要组成部分，相控阵技术可以提高通信信号的传输质量，减少信息的暴露。
同时，相控阵技术可以大大提高通信网络的容量，使得更多的人能够享受到高品质的通信服务。
例如，在车载通信系统中，通过使用相控阵天线技术，可以有效提升车辆之间的通信效率和通信质量。
平面微带相控阵天线大角度低旁瓣扫描问题研究
摘要相控阵天线由于具有快速扫描的特点，使其在雷达探测以及卫星通信等领域具有不可替代的作用。
针对平面相控阵天线，为了使其波束扫描范围更大，应用范围更广，近年来研究学者们把重点放在了对相控阵天线扫描角度的扩展和波束质量的优化上。
本学位论文是以平面微带相控阵天线为研究载体，对相控阵天线的大角度扫描及低旁瓣优化问题进行研究和探讨，主要内容如下：第一部分主要对不同形式的宽波束相控阵单元天线的工作特点和原理进行研究和分析。
首先，在平面微带天线结构中，运用缝隙等结构产生等效磁流。
分析磁流和电流在无限大金属地板环境下的不同辐射状态。
根据金属表面的边界条件和镜像原理分析得出平面磁流对于微带天线宽波束和低仰角辐射的产生具有重要作用，并据此设计具有宽波束或低仰角辐射特性的微带平面天线。
其次，分析了基片集成波导结构的缝隙天线。
通过理论及仿真介绍基片集成波导上缝隙的排布方式以及工作原理，分析缝隙对天线辐射的影响，最终获得宽波束辐射特性。
最后，在微带天线上将磁流和电流相结合，得到一种产生宽波束圆极化辐射方向图的电磁偶极子天线。
分析了电流和磁流同时产生的方法，以及二者之间幅度和相位的调节，水平极化电场和垂直极化电场在保持幅度相同的情况下实现90°相位差地结合，形成圆极化辐射波束。
将这三种基本的原理引入到微带天线中，设计了四种不同形式的宽波束或低仰角高增益波束覆盖的单元天线，为后面的相控阵天线大角度扫描研究打下了基础。
第二部分主要对平面微带相控阵天线的大角度扫描问题进行了研究，对不同天线单元以及不同相控阵结构的特点进行了分析和总结。
首先，介绍了以微带磁偶极子单元天线和微带磁偶极子八木子阵所构建的两种相控阵天线的阵列排布方式及工作原理。
阵列中重点研究了耦合贴片结构在阵列有源单元间耦合能量传递方面所起到的作用。
在耦合作用的帮助下阵列的有源单元方向图相比自由环境中得到了扩展，使得阵列的扫描角度大幅度提高。
其次，以基片集成波导缝隙天线为单元构建相控阵天线。
一种微带相控阵天线设计
第４８卷第３期(总第１８９期)２０１９年９月火控雷达技术ＦｉｒｅＣｏｎｔｒｏｌＲａｄａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ ４８Ｎｏ ３(Ｓｅｒｉｅｓ１８９)Ｓｅｐ ２０１９天天馈馈线线伺伺服服系系统统收稿日期:２０１９０３０６作者简介:孙姣(１９８８－)ꎬ女ꎬ工程师ꎮ研究方向为雷达天线设计与分析技术ꎮ一种微带相控阵天线设计孙㊀姣１㊀蒋延生２㊀张安学２(１.驻西安地区第六军事代表室㊀西安㊀７１００４３ꎻ２.西安交通大学㊀西安㊀７１００４９)摘㊀要:低截获技术的应用大大提高了雷达的生存能力和作战能力ꎮ本文根据低截获雷达要求ꎬ按照天线综合方法ꎬ设计了一款满足指标要求的相控阵天线ꎮ首先ꎬ依据指标极化形式㊁单元间距㊁扫描范围和扫描增益的要求选取双层微带天线作为辐射单元并进行了理论设计和仿真ꎻ然后ꎬ利用ＨＦＳＳ仿真软件仿真设计了并馈双层微带天线和天线子阵ꎬ通过仿真发现电压驻波比和方向图满足设计要求ꎻ最后ꎬ加工了一个辐射单元试验小阵ꎬ测试互耦ꎬ计算其扫描电压驻波比和阵中单元方向图ꎬ性能优良ꎬ验证了天线设计的正确性ꎮ关键词:天线综合ꎻ双层微带ꎻ相控阵天线中图分类号:ＴＮ９５７.５１㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００８－８６５２(２０１９)０３－０７６－０６引用格式:孙姣ꎬ蒋延生ꎬ张安学.一种微带相控阵天线设计[Ｊ].火控雷达技术ꎬ２０１９ꎬ４８(３):７６－８２.ＤＯＩ:１０.１９４７２/ｊ.ｃｎｋｉ.１００８－８６５２.２０１９.０３.０１４ＴｈｅＩｎｖｅｎｔｉｏｎＲｅｌａｔｅｓｔｏＡＭｉｃｒｏｓｔｒｉｐＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙＡｎｔｅｎｎａＤｅｓｉｇｎＳＵＮＪｉａｏ１ꎬＪＩＡＮＧＹａｎｓｈｅｎｇ２ꎬＺＨＡＮＧＡｎｘｕｅ２(１.ＴｈｅＳｉｘｔｈＭｉｌｉｔａｒｙＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅＯｆｆｉｃｅｉｎＸｉ ａｎꎬＸｉ ａｎ７１００２１ꎻ２.Ｘｉ ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＸｉ ａｎ７１００４９)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌｏｗｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ(ＬＰＩ)ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｓｕｒｖｉｖａｂｉｌｉｔｙａｎｄｃｏｍｂａｔｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｒａｄａｒ.ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆａｎｔｅｎｎａｓｙｎｔｈｅｓｉｓꎬａｐｈａｓｅｄａｒｒａｙａｎｔｅｎｎａｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆＬＰＩｒａｄａｒ.Ｆｉｒｓｔｌｙꎬｔｈｅｄｏｕｂｌｅ￣ｌａｙｅｒｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐａｎｔｅｎｎａｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｒａｄｉａｔｉｏｎｅｌｅｍｅｎｔａｃ￣ｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｍꎬｔｈｅｕｎｉｔｓｐａｃｉｎｇꎬｔｈｅｓｃａｎｎｉｎｇｒａｎｇｅａｎｄｔｈｅｓｃａｎｎｉｎｇｇａｉｎꎬａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ.Ｔｈｅｎꎬｔｈｅｄｏｕｂｌｅ￣ｌａｙｅｒｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐａｎｔｅｎｎａａｎｄａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｆｅｄｂｙＨＦＳＳｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ.ＴｈｅＶＳＷＲａｎｄｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍａｒｅｆｏｕｎｄｔｏｍｅｅｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｔｈｒｏｕｇｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ.Ｆｉｎａｌｌｙꎬａｓｍａｌｌｒａｄｉａｔｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｔｅｓｔａｒｒａｙｉｓｐｒｏｃｅｓｓｅｄｔｏｔｅｓｔｔｈｅｍｕｔｕａｌｃｏｕｐｌｉｎｇꎬａｎｄｉｔｓｓｃａｎｎｉｎｇｖｏｌｔａｇｅｓｔａｎｄｉｎｇｗａｖｅｒａｔｉｏａｎｄｔｈｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅａｒ￣ｒａｙａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ.Ｔｈｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｎｔｅｎｎａｄｅｓｉｇｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ａｎｔｅｎｎａｓｙｎｔｈｅｓｉｓꎻｄｏｕｂｌｅ￣ｌａｙｅｒｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐꎻｐｈａｓｅｄ￣ａｒｒａｙａｎｔｅｎｎａ０㊀引言雷达不被敌方各种截获接收机截获ꎬ就可以避免被侦察㊁被干扰和被反辐射导弹攻击ꎬ这就促使了低截获概率(ＬＰＩ)雷达的产生[１]ꎮ低截获概率的实质ꎬ就是雷达的最大作用距离大于敌方侦查接收机的最大探测距离ꎬ即雷达保证在探测到目标的同时ꎬ使得敌方接收机截获到雷达信号的概率最小化ꎮＬＰＩ技术的应用大大提高了雷达的生存能力和作战能力[２]ꎮ天线作为雷达系统的重要部件之一ꎬ直接影响第３期孙姣等:一种微带相控阵天线设计着雷达性能的好坏和成本的高低ꎮ在近几十年当中ꎬ随着航空㊁航天技术的飞速发展ꎬ雷达天线也在突飞猛进地发展ꎬ经历了从传统的抛物面天线㊁卡塞格伦天线到波导型阵列天线的逐步过渡ꎮ然而ꎬ由于传统雷达天线主要基于机械扫描技术ꎬ存在着诸多缺点ꎬ如重量体积大㊁扫描速度慢㊁灵活性差等ꎮ相控阵技术的出现使雷达技术得到了更进一步的发展ꎮ它具有灵活性好㊁稳定性高㊁波束扫描速度快等诸多优点ꎮ通过控制各个阵元的相位ꎬ能够实现波束快速扫描ꎬ并且能够根据环境的不同自适应调节波束的指向ꎬ极大提高了雷达的性能[３]ꎮ本文结合实际天线指标要求介绍了相控阵天线综合ꎮ依据宽带宽角扫描辐射单元的要求ꎬ提出了天线单元的设计方法ꎬ设计了一种并馈双层微带天线线阵ꎬ将线阵组成天线子阵ꎬ利用ＨＦＳＳ软件仿真了该形式的天线子阵ꎬ加工了天线子阵ꎬ并进行了外场测试ꎬ对设计方法进行了验证ꎮ１㊀方案设计天线的总设计思想为:采用脉冲和二维接收ＤＢＦ工作体制ꎬ控制电路和微波电路均高度集成ꎬ减少天线内部各单元之间的线缆连接ꎬ提高天线的可靠性和维修性ꎮ天线由天线阵面㊁高集成信号传输网络㊁信号处理㊁频综和本振㊁供电及散热设备等组成ꎮ天线的电原理见图１ꎮ图１㊀雷达天线电原理图２㊀天线综合相控阵天线综合的方法有傅里叶级数法[４]㊁谢昆诺夫法[５]㊁切比雪夫综合法[６]和泰勒[７]线源综合法等ꎮ本文主要根据泰勒线源综合法进行天线综合设计ꎬ确定天线各个参数ꎮ根据扫描范围的指标要求ꎬ考虑到天线组件的模块化设计㊁天线阵面结构布局的可行性以及接收天线阵面的对称性要求ꎬ天线阵面采用矩形栅格形式ꎮ雷达天线的阵面布局图见图２ꎮ图２㊀雷达天线的阵面布局图方位面采用相扫的方式实现－４０ʎ~＋４０ʎ的空域覆盖要求ꎮ方位面单元间距ｄｘ应满足:ｄｘɤλ１＋ｓｉｎθ＝１０.３ｍｍꎬ方位面单元间距ｄｘ取９.９ｍｍꎬ为了满足方位和俯仰面８ʎ宽发ꎬ２个５ʎ同时窄收的工作体制要求ꎬ俯仰面单元间距也取为９.９ｍｍꎮ发射阵面为矩形布局方式ꎬ天线方位包含４个子阵ꎬ俯仰包含４个子阵ꎬ共１６个发射子阵ꎬ工作状态时ꎬ发射Ｔ组件每通道均工作在饱和放大状态ꎬ发射天线为均匀加权ꎬ发射天线中心频率方向图见图３㊁图４ꎮ图３㊀天线发态方向图７７火控雷达技术第４８卷图４㊀天线发态方向图㊀㊀为了满足雷达指标的要求ꎬ同时兼顾数据处理和本振功分的问题ꎬ接收阵面采用子阵式ＤＢＦ工作体制ꎬ近似圆形布局方式ꎬ天线方位包含８个子阵ꎬ俯仰包含８个子阵ꎬ全阵共５２个子阵ꎮ接收天线采用同时波束的方法实现方位和俯仰差波束ꎬ接收天线中心频率方向图见图５和图６ꎮ图５㊀天线收态和差方向图图６㊀天线收态和差方向图３ 仿真设计高性能辐射单元是相控阵天线的核心元件ꎬ其决定了相控阵天线的扫描性能ꎮ微带天线因具有体积小㊁重量轻㊁剖面低㊁馈电方式灵活㊁价格便宜㊁易与导弹㊁飞行器共形等特点在工程上具有良好的应用背景ꎮ本文采用矩形微带天线作为阵列天线的阵元ꎮ微带天线工作的频率为ｆ０ꎬ矩形贴片的长宽分别为Ｌ和Ｗꎬ所采用的介质板厚度为ｈꎬ介电常数为εｒꎬ则可通过经验公式粗略的求出矩形贴片的长宽ꎬ再通过仿真软件进行优化ꎬ这样可以大幅度地节省天线的设计时间ꎮ综合考虑ꎬ选择ＲＯ４３５０板材ꎬεｒ为３.６６ꎬ板材厚度ｈ为０.５０８ｍｍꎮ根据上述经验公式计算出微带单元的初始尺寸为Ｌ＝４.４９８ｍｍ㊁Ｗ＝５.８８ｍｍꎮ利用ＨＦＳＳ软件对所设计的单元天线建模ꎬ并对其进行了仿真ꎬ模型如图７所示ꎮ图７㊀单层微带天线仿真模型图经仿真发现ꎬ单层微带天线的频带比较窄ꎮ为了展宽频带ꎬ我们采用双层微带天线ꎬ天线带宽可达１２％ꎮ双层微带天线仿真模型图见图８ꎮ图９和图１０为双层微带辐射单元电压驻波比和增益仿真结果ꎮ图８㊀双层微带天线仿真模型图８７第３期孙姣等:一种微带相控阵天线设计图９㊀双层微带辐射单元电压驻波比仿真结果图１０㊀双层微带辐射单元增益仿真结果㊀㊀对微带天线单元进行组阵时ꎬ单元是通过馈电网络连接的ꎮ微带阵列天线的馈电方式有并联馈电和串联馈电ꎬ通过对比串联馈电和并联馈电的优缺点以及依据仿真结果和实际应用的需求综合考虑ꎬ最终本文选择并联馈电网络组成的阵列天线ꎮ为避免功分网络对辐射单元性能的影响ꎬ功分网络采用一分三并行功分的形式ꎬ与辐射单元位于不同的电路层ꎬ功分器和辐射单元之间通过同轴馈电连接ꎬ实现了辐射单元和馈电网络的物理隔离ꎬ并且通过加载电感钉的匹配方式ꎬ消除了功分网络的谐振现象ꎬ展宽了微带线阵的带宽ꎬ线阵辐射单元之间通过周期性的电感钉形成高阻表面ꎬ消除了单元之间的互耦ꎬ提高了单个天线单元的增益ꎮ并馈仿真模型见图１１ꎬ图１２为并馈双层微带辐射单元中心频率方向图仿真结果ꎬ图１３为并馈双层微带辐射单元电压驻波比仿真结果ꎮ图１１㊀并馈双层微带辐射单元图１２㊀并馈双层微带辐射单元方向图图１３㊀并馈双层微带辐射单元电压驻波比该项目称为子阵式ＤＢＦ天线ꎬ根据指标的要求ꎬ三个线阵组成一个子阵ꎬ子阵结构图形见图１４ꎬ每个线阵通过波珠接插件与一路ＴＲ组件或者Ｒ组件焊接ꎬ即每个子阵包含３路ＴＲ组件或者Ｒ组件ꎬ子阵通过ｓｍｐ和Ｊ３０等盲插结构与高集成的信号传输网络连接ꎬ在仿真设计时考虑固定螺钉对子阵性能的影响ꎮ子阵仿真模型图见图１５ꎮ子阵电压驻波比仿真结果见图１６ꎬ子阵方向图仿真结果见图１７ꎮ通过仿真发现ꎬ子阵三个端口的驻波在频带范围内电压驻波比小于２ꎻ子阵方向图具有较好的对称性ꎮ图１４㊀子阵结构图形９７火控雷达技术第４８卷图１５㊀子阵仿真模型图１６㊀子阵电压驻波比图１７㊀子阵方向图(ｆ０)４ 实验验证加工一子阵进行子阵电压驻波比㊁有源单元反射系数(转换成有源单元电压驻波比)及有源单元方向图的测试ꎮ子阵的实物图见图１８ꎬ用一块金属铝板代替瓦片式ＴＲ组件ꎬ将型号为ＳＭＰ￣ＪＦＤ６Ａ射频接插件焊接到微带天线板上ꎬ微带天线板和金属铝板用导电胶固定ꎮ图１８㊀子阵实物图利用网络分析仪进行子阵电压驻波比测试ꎬ测试中间馈电口的电压驻波比ꎬ两边的馈电口接匹配负载ꎬ测试场景和测试结果见图１９ꎮ图１９㊀子阵电压驻波比的测试有源单元反射系数(转换为有源单元电压驻波比)的测试结果见图２０ꎮ０８第３期孙姣等:一种微带相控阵天线设计图２０㊀有源单元电压驻波比㊀㊀在微波暗室进行子阵有源单元方向图测试ꎬ测试中间端口的有源单元方向图ꎬ其余的端口接匹配负载ꎬ测试场景见图２１ꎬ测试结果见图２２至图２４ꎬ由于二维转台俯仰转动范围有限ꎬ因此ꎬ子阵方向图测试结果俯仰面只能测试ʃ３０ʎ内的方向图ꎮ实验结果表明:１)该形式微带天线为线极化ꎬ功率容量满足项目要求ꎬ且体积小ꎬ可以满足在阵面上所占面积足够小的要求ꎬ增加了高次模的截止深度ꎬ减少了高次模的场对频率的敏感度及在总辐射场中所占的比例ꎬ展宽了辐射带的带宽ꎮ图２１㊀子阵测试场景图２２㊀子阵方向图测试结果(ｆ０－１０００ＭＨｚ)图２３㊀子阵方向图测试结果(ｆ０)图２４㊀子阵方向图测试结果(ｆ０＋１０００ＭＨｚ)㊀㊀２)该形式微带辐射单元具有良好的端口匹配特性ꎮ子阵电压驻波比仿真与实物测试结果一致ꎬ有源单元电压驻波比的仿真结果与实际测试结果也基本可比拟ꎮ３)该形式微带辐射单元具有良好的辐射特性ꎮ有源单元方向图的仿真结果和实际测试结果一致ꎬ波束宽度均为:Ｈ面波束宽度大于９０ʎꎬＥ面波束宽度大于２５ʎꎮ该形式微带辐射单元剖面低ꎬ重量轻㊁成本低适合大型相控阵天线使用ꎮ１８火控雷达技术第４８卷５ 结束语本文在总结研究背景的基础上对微带相控阵天线进行了研究ꎬ从方案设计出发ꎬ在仿真软件中设计所需的仿真模型ꎬ优化仿真后所得的结果可以满足预先设定的技术指标ꎬ完成了子阵加工制作以及电气性能测试ꎬ测试结果达到了预期目标ꎬ对设计方法进行了验证ꎮ参考文献:[１]㊀曾高强.有源相控阵雷达低截获概率波形研究[Ｄ].成都:电子科技大学ꎬ２０１１.[２]㊀刘琼.低截获概率雷达技术及性能评估方法研究[Ｄ].西安:西安电子科技大学ꎬ２０１５.[３]㊀樊星.相控阵列天线综合宽角度扫描[Ｄ].成都:电子科技大学ꎬ２０１６.[４]㊀ＳＩＬＶＥＲＳ.ＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｎｔｅｎｎａＴｈｅｏｒｙａｎｄＤｅ￣ｓｉｇｎ[Ｍ].ＭＩＴꎬＲａｄ.Ｌａｂ.ꎬ１９７９.[５]㊀ＳＣＨＥＬＫＵＮＯＶＳＡ.ＡＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＴｈｅｏｒｙｏｆＬｉｎｅａｒＡｒｒａｙｓ[Ｊ]ＢｅｌｌＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＪｏｕｒ￣ｎａｌꎬ１９４３:８０￣１０７.[６]㊀ＤＯＬＰＨＣＬ.ＡＣｕｒｒｅｎｔＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｏｒＢｒｏａｄ￣ｓｉｄｅＡｒｒａｙｓＷｈｉｃｈＯｐｔｉｍｉｚｅｓｔｈｅＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐＢｅｔｗｅｅｎＢｅａｍｗｉｄｔｈａｎｄＳｉｄｅｌｏｂｅＬｅｖｅｌ[Ｊ].Ｐｒｏｃ.ＩＲＥꎬＶｏｌ.３４ꎬ１９４６ꎬ３５(６):３３５￣３４５. [７]㊀ＴＡＹＬＯＲＴＴ.ＤｅｓｉｇｎｏｆＬｉｎｅＳｏｕｒｃｅＡｎｔｅｎｎａｓｆｏｒＮａｒｒｏｗＢｅａｍｗｉｄｔｈａｎｄＬｏｗＳｉｄｅｌｏｂｅｓ[Ｊ].ＢｅｌｌＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌꎬ１９６８ꎬ４７:６２３￣６４０.(上接第７５页)[６]㊀ＴＵＩＮＳＴＲＡＴＲ.ＲａｎｇｅａｎｄＶｅｌｏｃｉｔｙＤｉｓａｍｂｉｇ￣ｕａｔｉｏｎｉｎＭｅｄｉｕｍＰＲＦＲａｄａｒｗｉｔｈｔｈｅＤＢＳＣＡＮＣｌｕｓｔｅｒｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍ[Ｃ].ＩＥＥＥＮａｔｉｏｎａｌＡｅｒｏ￣ｓｐａｃｅａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＯｈｉｏＩｎ￣ｎｏｖａｔｉｏｎＳｕｍｍｉｔꎬ２０１６:３９６￣４００.[７]㊀ＡＨＮＳꎬＬＥＥＨꎬＪＵＮＧＢＷ.ＭｅｄｉｕｍＰＲＦＳｅｔＳｅｌｅｃｔｉｏｎｆｏｒＰｕｌｓｅｄＤｏｐｐｌｅｒＲａｄａｒｓＵｓｉｎｇＳｉｍ￣ｕｌａｔｅｄＡｎｎｅａｌｉｎｇ[Ｃ].ＩＥＥＥＲａｄａｒＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅꎬ２０１１:０９０￣０９４.[８]㊀连晓锋ꎬ汤子跃ꎬ朱振波ꎬ汪先超ꎬ席秋实ꎬ乔宁.机载相控阵ＰＤ雷达的ＭＰＲＦ设计与选择[Ｊ].现代防御技术ꎬ２０１６ꎬ４４(４):１２９￣１３５. [９]㊀ＨＵＧＨＥＳＥＪꎬＡＬＡＢＡＳＴＥＲＣＭ.ＭｅｄｉｕｍＰＲＦＲａｄａｒＰＲＦＯｐｔｉｍｉｓａｔｉｏｎＵｓｉｎｇＥｖｏｌｕｔｉｏｎ￣ａｒｙＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓ[Ｃ].ＩＥＥＥＲａｄａｒＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅꎬ２０１３:１９２￣１９７.[１０]㊀ＸＩＡＸＧ.ＤｏｐｐｌｅｒＡｍｂｉｇｕｉｔｙＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＵｓｉｎｇＯｐｔｉｍａｌＭｕｌｔｉｐｌｅＰｕｌｓｅＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＦｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓ.Ａｅｒｏｓｐ.Ｅｌｅｃｔｒｏｎ.Ｓｙｓｔ.ꎬ１９９９(３５):３７１￣３７９.[１１]㊀马杰ꎬ王永良ꎬ谢文冲.机载预警雷达ＭＰＲＦ优化方法研究[Ｊ].空军预警学院学报ꎬ２０１８ꎬ３２(５):３３１￣３３６.[１２]㊀ＫＩＮＧＨＯＲＮＡＭꎬＷＩＬＬＩＡＭＳＮＫ.ＴｈｅＤｅｃｏｄ￣ａｂｉｌｉｔｙｏｆＭｕｌｔｉｐｌｅ￣ＰＲＦＲａｄａｒＷａｖｅｆｏｒｍｓ[Ｃ].ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲａｄａｒＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅꎬ１９９７. [１３]㊀ＡＬＡＢＡＳＴＥＲＣ.ＰｕｌｓｅＤｏｐｐｌｅｒＲａｄａｒ:Ｐｒｉｎｃｉ￣ｐｌｅｓꎬＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｍ].ＮＣ:ＳｃｉＴｅｃｈＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇꎬ２０１２.[１４]㊀ＨＵＧＨＥＳＥＪꎬＡＬＡＢＡＳＴＥＲＣＭ.ＮｏｖｅｌＰＲＦＳｃｈｅｄｕｌｅｓｆｏｒＭｅｄｉｕｍＰＲＦＲａｄａｒ[Ｃ].Ｉｎｔｅｒ￣ｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＲａｄａｒꎬ２００３.２８。
微带天线的基本理论和分析方法
微带天线的基本理论和分析方法目录摘要.............................................. 错误!未定义书签。
Abstract.......................................... 错误!未定义书签。
1 绪论 (3)1.1研究背景及意义 (6)1.2国内外发展概况 (7)1.3本文的主要工作 (8)2 微带天线的基本理论和分析方法 (9)2.1 微带天线的辐射机理 (9)2.2微带天线的分析方法 (10)2.2.1传输线模型理论 (11)2.2.2 全波分析理论 (14)2.3微带天线的馈电方式 (14)2.3.1微带线馈电 (15)2.3.2同轴线馈电 (15)2.3.3口径（缝隙）耦合馈电 (15)2.4本章小结 (16)3宽带双频双极化微带天线单元的设计 (17)3.1天线单元的结构 (17)3.2天线单元的设计 (18)3.2.1介质基片的选择 (19)3.2.2天线单元各参数的确定 (19)3.3天线单元的仿真结果 (21)3.4本章小结 (22)4 结束语 (22)参考文献 (24)致谢 (29)1 绪论1.1研究背景及意义近年来，随着卫星通信技术的发展和卫星通信业务及卫星移动通信的迅猛增长，以往的微波较低频段(300MHz-10GHz)已经变得拥挤不堪，因此卫星通信中开始使用Ku波段甚至Ka波段的通信以满足大信息量的需求。
目前，广泛用于Ku波段的通信天线主要是抛物面天线，然而这种传统的天线体积大、重量沉、造价高而且调整困难。
由于物理空间的限制，这种抛物面天线体积过大不能满足某些天线的技术要求，因此天线的小型化迫在眉睫。
在某些特殊应用的领域如移动通信方面，要求天线具有隐蔽性好、机动性强的特点，而这种传统的天线尺寸大、机动性差、难与载体共形、容易暴露目标，已不再适应现代卫星通信系统的需求。
现代的卫星通信系统对天线提出了更高的要求，不仅要求天线小型化、重量轻、具有良好的隐蔽性和机动性，同时为了满足大容量通信的需求，要求天线具有双极化、多频性及宽带特性。
相控阵天线关键技术发展趋势
相控阵天线关键技术发展趋势
薛王伟;张剑云
【期刊名称】《现代防御技术》
【年(卷),期】2007(035)001
【摘要】相控阵天线必然朝着降低成本和提高性能的趋势发展,因此从以下几个方面分析其关键技术的发展方向:增加带宽,提高T/R组件的附加功率效率,移相器技术,数字化电路,以及引入稀布阵技术等.对相控阵技术的需求也是对这些相关技术发展的一种重要的推动力.
【总页数】5页(P96-100)
【作者】薛王伟;张剑云
【作者单位】解放军电子工程学院,305教研室,安徽,合肥,230037;解放军电子工程学院,305教研室,安徽,合肥,230037
【正文语种】中文
【中图分类】TN821+.8
【相关文献】
1.共形相控阵天线的应用与关键技术 [J], 张光义
2.微带天线在相控阵天线应用上的关键技术探讨 [J], 司军
3.毫米波相控阵天线关键技术分析 [J], 张艳杰
4.光控相控阵天线的关键技术 [J], 蒋国锋
5.天基雷达大型可展开相控阵天线及其关键技术 [J], 陈升友
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星载数字多波束相控阵天线若干关键技术研究的开题报告
星载数字多波束相控阵天线若干关键技术研究的开题报告一、课题背景在现代通信技术中，天线是十分重要的组成部分，而其性能的好坏可以直接影响通信系统的性能表现。
传统的天线只能进行单一方向的通信，不能实现多方向的通信，因此相控阵技术应运而生。
相控阵技术可以利用具有不同相位的天线元件，将它们的辐射方向相互叠加，实现多波束和方向性控制，从而实现更加高效和高可靠的通信。
而随着卫星应用范围的扩大，越来越多的卫星所需的通信能力变得越来越高，传统的天线组合已经无法满足需求。
为此，研究一种新型的星载数字多波束相控阵天线技术，已成为卫星通信领域的研究热点。
二、研究目的本课题的研究目的在于：1. 分析多波束相控阵天线的原理和设计方法。
2. 研究数字化相控阵技术在多波束相控阵天线中的应用。
3. 研究无线链路传输信号的特点及其在多波束相控阵天线中的应用。
4. 研究多波束相控阵天线的优化设计方法和实现技术。
三、研究内容本课题将重点研究以下内容：1. 多波束相控阵天线的原理和设计方法：对多波束相控阵天线的原理进行详细的研究，并结合已有文献和实验结果，分析多波束相控阵天线的设计方法及其特点。
2. 数字化相控阵技术在多波束相控阵天线中的应用：研究数字化相控阵技术在多波束相控阵天线中的实现方法，了解数字化相控阵技术的发展现状以及其在卫星通信领域中的应用。
3. 无线链路传输信号的特点及其在多波束相控阵天线中的应用：研究无线链路传输信号的特点，分析多波束相控阵天线在接收和发送信号方面的应用，探讨优化无线链路传输信号在多波束相控阵天线设计中的应用。
4. 多波束相控阵天线的优化设计方法和实现技术：探讨多波束相控阵天线的优化设计方法，分析多波束天线的特点，了解天线材料的选择、元器件的选择以及链接方式等，研究如何应用实现技术来优化设计。
四、研究方法本课题将采用以下研究方法：1. 文献调研：查阅大量关于相控阵天线和数字化相控阵技术的相关文献，以掌握这一领域的研究现状和前沿。
微带天线的分析与研究
微带线本征阻抗的研究与分析及其电波传播特性微带天线（microstrip antenna）是由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基片上形成的天线。
微带天线有很多优点：①剖面薄，体积小，重量轻；②具有平面结构，并可制成与导弹、卫星等载体表面相共形的结构；③馈电网络可与天线结构一起制成，适合于用印刷电路技术大批量生产；④能与有源器件和电路集成为一体；⑤便于获得圆极化，容易实现双频段、双极化等多功能工作；⑥不需要背腔，适合于组合式设计，易于制作成印刷电路、馈线和匹配网络可以和天线结构同时制作。
微带天线的主要缺点有：①频带窄；②有导体和介质损耗，并且会激励表面波，导致辐射效率降低；③功率容量小，一般用于中、小功率场合；微带天线最初作为火箭和导弹上的共形天线获得了应用。
在设计微带天线时，与其他天线一样需要对天线性能参数预先估算，这将大大提高天线研制的质量和效果，降低研制成本。
天线分析的基本问题是求解天线在周围空间的电磁场，求得电磁场后进而得出其方向图、增益和输入阻抗等特性指标。
微带天线的分析方法可分为两大类：一类是简化分析模型，模型简单，但不够准确，且不适用与复杂结构的天线；另一类是全波分析模型，计算复杂，但能对各种结构微带天线进行分析。
我们用有限差分法来解决关于微带线本征阻抗问题。
微带天线上传播的电磁波可近似看成TEM波，其阻抗可用下面的公式计算：（1）式中C、L分别为微带线单位长度的电容和电感，v为波在线上的传播速度。
如假定线上不存在介质时单位长度的电容为Co，这时线的电感L将不会因为电介质的存在与否而改变。
又因介质不存在时线上波的传播速度为光速Vc，而且（2）由这个式子可解出L为（3）将L值代(1)式就可求出微带线的特性阻抗Zo（4）从上面的公式可见，求微带线特性阻抗的关键在于分别求出介质存在和不存在时线上单位长度电容C和Co。
求这些电容的方法有两种：一种是求总电荷Q，另一种是根据求储藏在线上电场内的能量而推得。
微带天线开题报告
微带天线开题报告1. 研究背景随着无线通信技术的迅速发展，对天线性能的要求也越来越高。
传统的天线设计中，微带天线逐渐成为一种主流选择，因其具有体积小、重量轻、安装方便等优势而受到广泛关注。
微带天线广泛应用于移动通信、雷达、航天和无线传感器网络等领域。
然而，微带天线在实际应用中仍然面临一些挑战。
例如，微带天线的带宽受到限制，这意味着在实际应用中可能无法满足高速数据传输的需求。
此外，微带天线的辐射效率和辐射图案也需要进一步优化。
因此，研究微带天线的设计和优化方法，对于提高天线性能具有重要意义。
2. 研究目标本研究的主要目标是改进微带天线的性能，包括扩展带宽、提高辐射效率和改善辐射图案。
具体而言，我们将从以下几个方面进行研究：1.设计新型微带天线结构：通过调整天线的几何尺寸和材料参数，设计具有较宽带宽的微带天线结构。
2.优化天线辐射效率：通过选择合适的辐射模式、减少辐射损耗等手段，提高微带天线的辐射效率。
3.改善辐射图案：通过优化天线的辐射元件和布局，减少辐射泄漏和副瓣，改善微带天线的辐射图案。
3. 研究方法为了实现上述研究目标，我们将采用以下几种研究方法：3.1 数值模拟通过使用电磁场数值模拟软件，如CST Studio Suite、HFSS等，对微带天线的性能进行仿真分析。
我们将通过调整微带天线的几何尺寸和材料参数，获得不同性能指标下的天线模型，并分析其对应的电磁场分布、S参数、辐射效率等。
通过这些仿真结果，我们可以评估不同设计方案的优劣，并选择最佳的微带天线结构。
3.2 实验验证在数值模拟的基础上，我们将制作微带天线的实物样机，并通过实验验证其性能。
我们将使用网络分析仪、天线测量系统等实验设备，进行天线的频率响应、功率传输、辐射图案等性能测试。
通过比较实验结果与数值仿真结果，验证设计方案的可行性和准确性。
4. 预期成果通过本研究，我们预计能够达到以下成果：1.提出一种新的微带天线结构设计方案，具有较宽的带宽。
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２ 鹭飞 ，耿 富 录． 《 ．丁 雷达原 理》 ．西安 电子科 技大 学 出版 社 ，２０ ０２
作 者 简 介
宛霞 ，女，工程师，零八一电子集团科技公司电信室。
３ ４
微 带天 线在 相控 阵天线 应 用上 的关键 技术 探讨
Ｏ八 一科技
起辐 射效 率下 降 ：功能 受基 片影 响大 等等 。为克 服微 带天线 的这 些局 限性 ，适应 不 断发展
由公 式 （ ） （ ）可 以看 出 ，采用 较小 的相 对介 电常数 ８ 或较 大 的 ｔｎ 板 ：增 加 １， ２ ， ａ ８基 介质 厚度 ：附加匹 配 网络都 可展宽 频带 。考 虑工 程实 现采取 的主要是 以下几 种 天线 。
（ ）多层 口径耦 合法 ，最 大可 以达 到 ５ ％的带 宽 。 １ ０
的雷 达天 线应 用需 求 ，进 行 微带 天线 研究 具有 重要 意义 。
２ 关键 技 术
要 实 现微 带 天线 在工 程 上 的应用 需要 解 决 其损 耗 大 ，带 宽 窄 ，辐射 效率 低 这 些缺 点 ， 结合 近代 雷达 系统 “ 四大威 胁” 的需求 ，以增 加雷 达 的抗 打击 抗 干扰能 力 ，需要 增强雷 达
１ 引 言
在一 般产 品 中 。早期 一 般采用 赋形 抛物 面 天线 ，近年 来使 用 了一 维相 扫 天线 技术 ，阵
元多 采取 的是 振子 天线 ，振 子天线 具 有在高 频段 损耗 较 大 ，带 宽相 对较 窄的缺 点 ，剖 面较 大 ，制作 工艺 复 杂 ，不 便 于调试 等缺 点
（ ）Ｅ形宽带 微带 贴 片天线 ，最 大可 以达 到 ３ ．％ ２ ０３ （ ）Ｖ Ｖ ｌｉ ３ ｉ ａｄ 天线 Ｖ型缝 宽频 带微带 天 线 ，最大达 到 ６ 的带 宽 ； ：ｌ
（ ）具 有 空穴结 构 的宽带微 带 贴片 天线 （ ４ 在接 地上 开穴 ） ，可达 到 １ ．％。 ２５
３ ３
微带天线在相控阵天线应用上的关键技术探讨
司 军
（ 中国兵器装备集团成都火控技术 中心高频高能室 成都 ６ ７ ） １ ３． １ Ｊ
摘 要 ：针对 雷达 天线现 状 ， 出 了用微 带天线 作为 阵元 的思 想 ， 提 分析 了微 带
天 线的优 点 和局 限性 ， 出 了关键技 术 出了相 应 的解 决方案 ， 合 实际 ， 行 了 提 给 结 进 预 研 构 思 ， 出了多波 束天线 ， 片集成 天 线 ， 带单脉 冲相 控 阵天线 等思 想 。 提 单 微 关键 词 ：微 带天 线
５ 结 束 语
本 文介绍 了 Ａ 一 ８ Ｔ ２ ０应用 的部分 情况 。实践 证 明 ，将 Ａ － ８ Ｔ ２ ０应用 在 噪声系 数 和灵 敏 度 测试 中具有 操作 简单 ，测 试精 度高 等优点 。
－
参 考 文献
１ ．雷达 接 收设备 组． 《 雷达接 收设 备》 ．西北 电讯工 程学 院 ，１７ ９４
的耗 散 能量 大得 多 。这 意味 着 当在谐 振 时 实 现 了 匹配 ，而 当频 率偏 谐 振 时 ， 电抗 分量 急
居 。变 动 使 之失 配 ，因此 ，展 宽频 带 的方 法 可 以 降低 总 Ｑ 的 值 的各个 方 面 去探 求 ，也 从
可 以用 附加 的匹配措 施 来实 现 。
小型 化 目的 。文 献 中主要 由 以下 几种 方法 ： １天线加 载 （ １ ；２采用 特殊 材料 基片 （ ２ ；３表面 开槽法 （ ３ ；４附加 有源 ． 图 ） ． 图 ） ． 图 ） ．
微带 天线 具有 剖 面薄 ，体积 小 ，能与 载体共 形 ；具有 平面 结构 ，便 于和有 源器 件集 成 为单 一模 件 ：便 于获得 圆极 化 ，容易 实现 双频段 、双 极化 工作 ，具有 多样 化 的电性 能 ；易
于加 工制 造 ，成本 低廉 ；一 致性好 ，适 合 于构成 天线 阵等许 多 优点 。广泛应 用 于雷 达 、导 弹测 控 、 电子对抗 、武 器 引信等领 域 。 然 而微带 天 线也具 有 明显 的局 限性 ：频 带较 窄 ；有导 体和介 质损 耗 ，激励 表 面波 ，引
空气带状线图4口径耦合微带天线示意图图54x4单元微带阵列天线和馈电网络微带天线单元也可以用空气介质来实现低损耗具体的模型可以参考笔者最近做的用于战斗机通讯的刀形天线的仿真如图67示这种刀形天线其实是平面倒f天线的一种形式但却缩小了剖面降低了损耗
Ｏ八 一科 技
微 带 天线在 相控 阵天 线应 用上 的 关键 技术 探讨
（ ）Ｃ Ｗ 馈 电缝 隙耦 合宽 带微带 贴 片天线 ，最 大可 以达到 ３ ％的带宽 ５ Ｐ ０ （ ）周期 加载宽 带 串联馈 电微 带贴 片天 线阵 。 ６
（ ）Ｈ形 馈 电网络 宽带微 带 天线 阵。 ７
２２ 小 型化 ．
为了减小天线阵面孔径 ，降低成本 ，对天线进行小型化也是一个关键技术。传统的半 波长 微带 天线 尺寸太 大 。小型化 其 主要思 想是使 贴 片 的等 效长 度大 于其物 理长 度 ，以实现
天线 系统 的隐形 能力 ；考 虑 到长期 发 展 目标 ，将 来 要开发 中远 程相 控阵 雷达 ，这 就提 出 了
雷达 天线 小型 化 的要 求 。雷 达天线 技术 的发 展 趋势 是 ：多功 能相控 阵天 线技 术 ，超宽 带天
线 技 术 ，多频 段 天 线技 术 ，低 成本 天 线 技 术 ，这 些 都 可 以利 用微 带 天 线 的独 有 特性 来 实
现。
２１ 大带 宽 ． 微 带天 线具 有 的显著 特点是 频 带较 窄 。要增 强雷 达 的抗 干扰 能力 ， 就要 设计 大带 宽 ， 超
宽 带 的雷达 天线 。 由于微 带 天线 的带 宽一般 说 ２ ５ 因此 需要 采取展 宽 频带 的方法 ， 们 ％一 ％。 我 可 以 由公式 （ ）２ 可看 出 １（）
Ｂ Ｗ＝ （ Ｓ — ），Ｑ、 Ｖ ＷＲ） Ｖ ＷＲ １ （ ／ Ｓ
、 ，
（） １
Ｑ Ｑ＝ ｌ
‘ Ｉ 十 ｌ
（） ２
带 宽 （ Ｗ）在 驻波 比 （ Ｂ 一般 为 Ｖ Ｒ １ ）确 定情 况下 ，Ｂ 与 Ｑ成 反 比关 系 ，其 窄频 ＷＳ ． ５ Ｗ 带 主要 是 由其 高 Ｑ 的谐 振本 性所 决 定 的 。也 就是 说 贮 存 于天 线 结构 中的 能量 比辐 和其 他