摘要: 平面相控阵如具有高增益和低副瓣特性的大角度扫描能力，则其能够在较大范围内为搜索、探测、识别和跟踪等领域提供更多更及时的精确信息，现如今无论在军用雷达系统还是民用无线通信系统都有很好的应用前景，因此对平面相控阵天线大角度扫描特性的研... 展开 平面相控阵如具有高增益和低副瓣特性的大角度扫描能力，则其能够在较大范围内为搜索、探测、识别和跟踪等领域提供更多更及时的精确信息，现如今无论在军用雷达系统还是民用无线通信系统都有很好的应用前景，因此对平面相控阵天线大角度扫描特性的研究有着重要且深远的意义。 本论文结合实际的工程应用，以平面大角度扫描相控阵天线为研究对象，基于方向图乘积定理和相控阵基本扫描原理，从天线单元和阵列两方面研究如何扩大平面相控阵列的扫描范围。创新性地采用方向图可重构准微带八木寄生振子天线单元进行特殊旋转平面布阵和小型化互补偶极子天线单元进行常规等间距平面布阵两种方案，来实现对平面相控阵一维和二维方向上的大角度扫描特性研究。研究表明所设计的两种天线单元及其阵列在E面和H面都能够实现-70°+70°的大角度扫描，且具有增益波动小、副瓣电平低的辐射特性。论文主要内容包括： 1、基于方向图乘积定理和相控阵天线扫描原理，设计了一种简单电基本振子天线单元，并通过等间距平面布阵仿真得出其在E面和H面均可实现-70°+70°的大角度扫描，扫描过程中副瓣电平较低，但增益波动比较大可达5dB。接着通过在电基本振子两侧添加寄生贴片设计一种寄生振子天线来展宽单元波束宽度，同样通过等间距平面布阵仿真得出其在E面和H面二维方向均可实现-70°+70°的大角度扫描，扫描过程中副瓣电平较低，且增益波动较小仅为3.5dB。 2、通过在寄生振子结构上加载PIN二极管开关等有源器件，设计了一种“双馈”改进型方向图可重构准微带八木寄生振子天线。此天线单元在平面通过特殊的旋转阵元布阵形式就可以实现在E面和H面的二维大角度扫描，仿真结果表明该阵列主波束能够在E面和H面扫描至±70°，扫描过程中副瓣电平较低，增益波动小于3dB，且各阵元有源反射系数较好。 3、设计了一种常规宽波束互补偶极子天线单元，并对其进行小型化改进，天线单元在改进前后其辐射特性几乎不变。基于此小型化互补偶极子天线单元只需要在二维平面进行常规的等间距布阵，就可以实现主波束在E面和H面二维方向上-70°+70°的大角度扫描，且整个阵列扫描过程中副瓣电平较低，增益波动较小，在3.5dB范围之内。 收起