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传统的大型机械扫描天线在当今高科技信息化作战中遇到许多难题。例如,整个系统的体积和重量很大,机械扫描天线具有机械转动惯性使扫描速度很慢、无法跟踪多批目标和同时完成多个不同任务,不利于现代战争复杂的军事环境。近年来计算机技术、半导体技术和微波单片集成电路的飞速发展使得雷达从传统的机械扫描向电子扫描转变。电子扫描天线具有快速扫描、多目标搜索、同时完成多任务的能力,在军事战争中很有应用前景。
本文的工作主要针对毫米波电子扫描天线所需要解决的一些关键技术进行理论分析、电路仿真、样品制作、测试和实验研究。在此基础上,完成了Ka波段电子扫描天线的实验样品。论文的主要工作可以概括为以下三个方面:
1、研制了用于毫米波电子扫描天线系统中的微带偶极子天线。首先介绍了几种形式的微带偶极子天线,然后重点介绍了带Balun(平衡不平衡转换)微带偶极子天线的原理和设计方法,并借助基于有限元方法的电磁仿真软件Ansoft HFSS分析影响天线性能的主要因素,在此基础上设计了微带偶极子天线单元。然后分析天线单元的互耦对天线阵列性能的影响和阵元幅度和相位的一致性对波束性能的影响。
2、分析功率分配网络微带的制作工艺误差、功率分配网络的分配不均匀、移相器的插入损耗的误差对阵列单元的幅度和相位不一致的影响:研究数字式移相器的相量化误差、毫米波微带传输电路的空间串扰对阵列单元的相位的影响。
3、完成毫米波电子扫描天线实验样品的研制和测试。包括对整个电路系统的设计、仿真、制作样品和测试,分析测试结果。
实验结果表明:研制出的毫米波电子扫描天线实验样品,中心频率在35GHz,波束扫描范围为±35°,波束跃度为5°,系统工作稳定,达到了预期要求。