【摘 要】
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高密度相控阵天线是大型雷达天线随着逐步小型化而发展的新趋势。随着相控阵天线的发展研究,形成了相控阵天线性能的耦合分析模型,但是在构建耦合分析模型时由于考虑问题的主次不同,很多性能是在理想状态下考虑的,进而忽略了高密度相控阵天线的T/R组件性能的变化,T/R组件与天线单元之间的射频接插件性能变化,以及天线单元的服役下性能变化对高密度相控阵天线性能的影响。同时高密度相控阵天线在实际安装和实际工作中,引
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高密度相控阵天线是大型雷达天线随着逐步小型化而发展的新趋势。随着相控阵天线的发展研究,形成了相控阵天线性能的耦合分析模型,但是在构建耦合分析模型时由于考虑问题的主次不同,很多性能是在理想状态下考虑的,进而忽略了高密度相控阵天线的T/R组件性能的变化,T/R组件与天线单元之间的射频接插件性能变化,以及天线单元的服役下性能变化对高密度相控阵天线性能的影响。同时高密度相控阵天线在实际安装和实际工作中,引入的大量不确定性因素,也会对高密度相控阵天线性能带来影响,甚至使天线整机性能恶化到不能正常工作。针对上述问题,本文研究并验证了高密度相控阵天线的多场-场路耦合模型的有效性,然后将射频接插件性能考虑在内,进一步完善了高密度相控阵天线的场路耦合模型。在不确定性因素的影响下,采用区间描述的方法,依据复数区间的计算方法,计算得到T/R组件的区间性能和天线整机性电性能区间。本文具体工作内容组织如下:（1）提出了一种高密度相控阵天线的多场-场路耦合模型建立方法。在假设相控阵天线服役时所有部件均理想匹配时,构建了基于位移场-温度场-电磁场的多场-场路耦合模型,并且阐述了耦合模型中三场的信息交叉融合。在T/R组件的场路耦合分析中,详细推导了二端口网络逐层等效计算的方法,在天线整机性能模型构建中,将天线单元与组件等效为微波端口网络级联的形式,详细推导了天线整机各模块之间的激励传递关系。通过工作在X波段的高密度相控阵天线的实测数据验证了T/R组件场路耦合模型的有效性,同时也验证了天线整机性能场路耦合模型的有效性。（2）提出了一种接插件影响下的高密度相控阵天线场路耦合模型的建模方法。该方法考虑到实际加工和服役下,T/R组件与天线单元之间的接插件性能的变化会影响天线整机的性能。依据二端口网络等效的方法,探究了T/R组件、接插件和天线单元三者连接的激励传递关系。分别对比验证了T/R组件与接插件相连前后性能的变化、天线单元与接插件相连前后性能的变化、以及天线整机受接插件性能影响下性能变化。通过仿真结果表明,在实际服役中,接插件的性能发生改变会直接影响高密度相控阵天线各结构的匹配度和天线整机的性能。（3）提出了一种融合场路耦合和复数区间运算的高密度相控阵天线整机电性能不确定分析方法。该方法详细论述了天线整机电性能区间求解公式,并通过数值算例验证了计算方法的正确性。在保证了计算方法的正确性之后,将该方法分别应用到T/R组件收发支路的传输性能区间和相控阵天线整机电性能区间的计算中,同时利用传统蒙特卡洛模拟法,通过多次仿真来获取组件收发支路与相控阵天线性能区间。通过对比两种区间结果,验证了所提出的不确定分析方法的有效性和准确性。（4）开发了一套共形承载天馈系统场路耦合分析软件。该软件使用C#和MATLAB进行开发,其中C#用于主界面的开发,而MATLAB用于各场性能分析方法的编写。通过共形承载天线分析实例,证明了该软件在实际工程中的可行性与有效性。
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