低旁瓣波束掃描反射陣天線技術研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代移動通訊、衛(wèi)星通訊以及航天技術的快速發(fā)展，結合反射面天線和微帶陣列天線優(yōu)點的微帶反射陣天線受到越來越多的關注。尤其是集波束動態(tài)掃描、低剖面、重量輕、易共形等特點于一體的波束掃描反射陣天線,更是成為了天線領域的研究熱點。
　　本文主要針對移動饋源式波束掃描反射陣天線所存在的帶寬窄，旁瓣高的問題進行了深入的研究。針對窄帶問題，設計了寬帶圓極化開縫空心圓環(huán)單元，并通過陣列的仿真和實測，驗證了該單元的寬帶性能。針對大型陣列旁瓣高的

2、問題，提出了基于HPSO算法的低旁瓣波束掃描反射陣天線設計新方法，和基于三焦點相位分布的低旁瓣設計新方法，通過設計方法的創(chuàng)新和相位補償求解方法的改進，實現(xiàn)了寬帶，低旁瓣圓極化波束掃描反射陣天線的設計。所取得的研究成果和創(chuàng)新點如下：
　　1.為了設計出寬帶移動饋源式波束掃描反射陣天線，本文設計了Ku波段寬帶圓極化開縫空心圓環(huán)單元。設計中研究了不同角度入射波對單元圓極化性能，以及相位補償量的影響，并根據(jù)研究結果對結構參數(shù)進行了優(yōu)化。同

3、時，利用該單元設計了中心頻率為12GHz的反射陣天線。仿真和實測結果表明，天線帶寬達到20％（1dB增益帶寬和3dB軸比帶寬的重疊區(qū)域），并在16.8%帶寬內口徑面效率大于60%，最高效率為66%，驗證了單元的寬帶、高效率輻射特性。
　　2.提出了基于雜交混合粒子群算法（HPSO算法）的低旁瓣波束掃描反射陣天線設計新方法。在該方法中，根據(jù)預期性能指標設計出一種漸變的理想輻射方向圖，并利用所設計的理想方向圖和由相位分布確定的實際方向

4、圖構建出一種加權的適應度函數(shù)。通過HPSO算法對相位分布的優(yōu)化來搜索適應度函數(shù)最小值，達到降低旁瓣的目的。相比于現(xiàn)有設計方法，整個掃描過程旁瓣電平降低4dB以上，天線在-26°-26°掃描范圍內旁瓣電平均小于-14dB，帶寬達到11.7%。其中理想方向圖設計思路和加權的適應度函數(shù)設計方法為反射陣天線方向圖的優(yōu)化提供了可參考的思路。
　　3.提出基于三焦點的相位補償計算新方法。該方法綜合考慮了饋源處于三個不同位置時所需的理想補償相位