低旁瓣波束掃描反射陣天線技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代移動通訊、衛(wèi)星通訊以及航天技術(shù)的快速發(fā)展，結(jié)合反射面天線和微帶陣列天線優(yōu)點(diǎn)的微帶反射陣天線受到越來越多的關(guān)注。尤其是集波束動態(tài)掃描、低剖面、重量輕、易共形等特點(diǎn)于一體的波束掃描反射陣天線,更是成為了天線領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　本文主要針對移動饋源式波束掃描反射陣天線所存在的帶寬窄，旁瓣高的問題進(jìn)行了深入的研究。針對窄帶問題，設(shè)計(jì)了寬帶圓極化開縫空心圓環(huán)單元，并通過陣列的仿真和實(shí)測，驗(yàn)證了該單元的寬帶性能。針對大型陣列旁瓣高的

2、問題，提出了基于HPSO算法的低旁瓣波束掃描反射陣天線設(shè)計(jì)新方法，和基于三焦點(diǎn)相位分布的低旁瓣設(shè)計(jì)新方法，通過設(shè)計(jì)方法的創(chuàng)新和相位補(bǔ)償求解方法的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了寬帶，低旁瓣圓極化波束掃描反射陣天線的設(shè)計(jì)。所取得的研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.為了設(shè)計(jì)出寬帶移動饋源式波束掃描反射陣天線，本文設(shè)計(jì)了Ku波段寬帶圓極化開縫空心圓環(huán)單元。設(shè)計(jì)中研究了不同角度入射波對單元圓極化性能，以及相位補(bǔ)償量的影響，并根據(jù)研究結(jié)果對結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。同

3、時(shí)，利用該單元設(shè)計(jì)了中心頻率為12GHz的反射陣天線。仿真和實(shí)測結(jié)果表明，天線帶寬達(dá)到20％（1dB增益帶寬和3dB軸比帶寬的重疊區(qū)域），并在16.8%帶寬內(nèi)口徑面效率大于60%，最高效率為66%，驗(yàn)證了單元的寬帶、高效率輻射特性。
　　2.提出了基于雜交混合粒子群算法（HPSO算法）的低旁瓣波束掃描反射陣天線設(shè)計(jì)新方法。在該方法中，根據(jù)預(yù)期性能指標(biāo)設(shè)計(jì)出一種漸變的理想輻射方向圖，并利用所設(shè)計(jì)的理想方向圖和由相位分布確定的實(shí)際方向

4、圖構(gòu)建出一種加權(quán)的適應(yīng)度函數(shù)。通過HPSO算法對相位分布的優(yōu)化來搜索適應(yīng)度函數(shù)最小值，達(dá)到降低旁瓣的目的。相比于現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法，整個(gè)掃描過程旁瓣電平降低4dB以上，天線在-26°-26°掃描范圍內(nèi)旁瓣電平均小于-14dB，帶寬達(dá)到11.7%。其中理想方向圖設(shè)計(jì)思路和加權(quán)的適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計(jì)方法為反射陣天線方向圖的優(yōu)化提供了可參考的思路。
　　3.提出基于三焦點(diǎn)的相位補(bǔ)償計(jì)算新方法。該方法綜合考慮了饋源處于三個(gè)不同位置時(shí)所需的理想補(bǔ)償相位