1、隨著小型合成孔徑雷達、小型衛(wèi)星系統(tǒng)以及微波毫米波系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展,人們對系統(tǒng)中的天線部分提出了多方面的要求。天線設計不僅僅需要滿足通常的增益以及帶寬的指標,更重要的是要在天線成本、效率、體積和重量方面獲得突破。徑向線陣列天線是一種高效率、結構緊湊、饋電簡單、體積小、成本低廉的平面陣列,從上世紀的90年代得到了快速的發(fā)展和廣泛的關注。本文緊密結合研究課題,對徑向線陣列天線的快速分析與設計方法、低成本高效率徑向線陣列天線以及小型化單元天線進行

2、了深入的研究。所取得的主要研究成果可概括為:
　　 1.基于矩量法基本原理以及徑向線縫隙陣列的等效網絡模型,對方程求解中的網絡矩陣參數的物理意義進行了討論,提出了一種結合全波電磁仿真軟件進行參數修正的等效網絡分析方法。實際中采用HFSS軟件分別建立了各類網絡參數的提取模型,對探針自導納、縫隙自導納、縫隙互導納以及電流傳遞系數等參數進行了提取。此外,還對傳統(tǒng)計算中不準確的單縫遠場假設進行了修正。最后采用Matlab編寫了計算程序,

3、通過對算例的分析,表明該方法顯著地提高了計算精度,拓展了等效網絡模型算法分析復雜結構的能力。
　　 2.在徑向線縫隙陣列天線設計中引入印刷工藝的介質覆銅板結構,提高了口徑面縫隙的加工精度并降低了天線的制造成本,同時也提高了天線配置的靈活性。另一方面,對圓環(huán)陣列的柵瓣問題進行了深入的分析,提出了無介質填充的徑向線縫隙陣列天線,消除了天線的介質損耗,降低了結構的復雜度。然后基于無介質填充的印刷口面結構,設計了一款X波段的線極化Min

4、i-SAR縫隙陣列天線,采用了匹配縫隙的設計以進一步提高天線效率,并針對端口反射系數不理想的問題提出了兩種簡單有效的匹配結構。最后,為了驗證設計方法的有效性,實際加工制造了一副天線,測試結果與仿真值吻合良好。
　　 3.采用單元與腔體獨立分析的方法,并利用饋電結構的對稱性,加入了一種局部等效分析模型,使得徑向線探針饋電陣列天線的求解速度得到提高。同時,因為該模型還充分考慮了腔體內饋電探針的互耦影響,因此在一定條件下也可以獲得較高

5、的計算準確性?；诖四Ｐ?對口徑面上不同位置的探針耦合能量進行分析,優(yōu)化了具有均勻口面激勵分布的饋電網絡,配合低剖面的螺旋輻射單元設計獲得了高增益的筆形波束。對天線模型進行了加工與測試,最終結果與設計吻合較好,證明了方法的有效性。
　　 4.基于對單極子天線以及倒L形天線諧振特性以及方向性的分析,提出了一種具有雙彎折結構的倒L形天線結構,以滿足低剖面徑向線探針饋電陣列天線的要求。該天線工作在三次模式并呈現對稱的空間電流分布,導致

6、了它具有低剖面以及法向輻射的特點。利用該結構,分別設計了線極化與圓極化的小型化低剖面單元天線。在圓極化天線的設計中,引入了“正交相位”的設計思想,使得天線具有非常緊湊的結構。為了易于加工制造并提高單元天線的結構強度,引入介質印刷工藝并結合實際需要,設計并加工了一副應用于RFID手持閱讀器的集成天線。最后,提出一種利用輻射片加載諧振結構技術實現改進方向圖特性的小型化印刷單極子天線,結合一雙頻天線設計對該方法進行了詳細闡述,結果證明了方法的