反射阵列天线因拥有空间馈电和大量单元组阵的结构特性,而具有高增益、强方向性和质量轻、机动灵活的特点,因此,反射阵列天线成为当前天线领域的研究热点之一。本论文围绕微带反射阵列天线的单元和阵列分析展开研究。第一章概述了本文的研究背景,介绍了反射阵列天线的工作原理、常见的典型单元类型,回顾了反射阵列天线的发展历程及当前国内外研究动态,提出了本文的研究内容和结构安排。第二章是关于后续章节中所要使用到的分析技术的介绍,内容包括单元移相特性分析方法和阵列表面相位分布设计两个方面。本章首先对比了现有的单元分析技术的优缺点,然后使用波导模拟器技术对传统经典单元的移相性能做了全面对比,以便为新型高性能单元的研究提供指导和参考。本章第二部分创新地提出了一种馈源辐射场相位补偿技术,这种技术能够最大程度地减小因喇叭相位中心的不确定性所导致的阵列表面相位分布设计的误差。第三章对反射阵列天线的宽带技术展开研究。反射阵列天线最大的缺陷就是工作频带窄(小于5%),这一缺陷已经成为制约其进一步向大容量、多功能方向发展和应用的一大“瓶颈”,因此提升带宽便成为了本章的研究重点。首先分析限制带宽的因素,给出解决途径。然后重点以拓展单元带宽为突破口,提出两种基于单层结构的新型宽带单元的设计方案,详细讨论不同参数对单元移相特性的影响,给出了等效电路模型和实验测试结果。数值仿真和实验测试表明,以这两种新型宽带结构为单元的反射阵列天线的工作带宽有效提升至17.2%和25.2%。第四章围绕反射阵列天线带内增益的改善和带外雷达散射截面(RCS)的缩减展开研究。首先分析影响RCS和限制增益的主要因素,提出以频率选择表面结构代替传统的实心金属地板的解决方案,然后给出新型频率选择表面地板的分析、设计过程,最后介绍了天线辐射性能的实测结果和天线RCS的计算结果。结果显示采用该频率选择表面的反射阵列天线,在实现了天线在整个带外RCS的缩减(最大缩减15dBsm)的同时,带内的工作性能得到了较好的保持,甚至在增益上还提高了1.1dB,副瓣电平显著降低了6.4dB,天线的边缘的杂散辐射得到了一定程度的抑制。第五章建立了一种基于“阵中模型”的大型反射阵列天线的远场计算方法。首先建立基于阵中单元方向图的远场计算公式,然后分别以平面阵列和共形阵列两种实例验证了该方法的有效性,最后将“阵中单元模型”改进为“阵中子阵模型”,此举可以有效弥补单元模型合成效率低下的不足,计算效率可成倍提升。总体而言,本章所采用的阵中模型技术,与反射阵列天线远场的传统分析技术相比,拥有互耦计入的高度准确性、大型/共形阵列计算的可行性,以及实施简易性等优点。第六章对本论文的研究工作进行总结,指出了存在的问题并展望了下一步的研究方向。