低旁瓣波束扫描反射阵天线 技术研究-电磁场与微波技术专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 A Dissertation Submitted to PLA Information Engineering University for the Degree of Master of Engineering Research on Low-sidelobe Beam Scanning Reflectarray Antenna Candidate： Chen Hong-wei Supervisor： Prof. Zhang Guang-qiu Apr. 2015 万方数据 万方数据 原创性声明 本人声明所提交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写 过的研究成果，也不包含为获得信息工程大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并标示谢 意。 学位论文题目： 低旁瓣波束扫描反射阵天线技术研究 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 作者指导教师签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解信息工程大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权信息工程大学 可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借 阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址学位论文在解密后适用本授权书。） 学位论文题目： 低旁瓣波束扫描反射阵天线技术研究 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 作者指导教师签名： 日期： 年 月 日 必威体育官网网址级别： 必威体育官网网址年限： 年 月至 年 月 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘 要 随着现代移动通讯、卫星通讯以及航天技术的快速发展，结合反射面天线和微带阵列 天线优点的微带反射阵天线受到越来越多的关注。尤其是集波束动态扫描、低剖面、重量 轻、易共形等特点于一体的波束扫描反射阵天线,更是成为了天线领域的研究热点。 本文主要针对移动馈源式波束扫描反射阵天线所存在的带宽窄，旁瓣高的问题进行了 深入的研究。针对窄带问题，设计了宽带圆极化开缝空心圆环单元，并通过阵列的仿真和 实测，验证了该单元的宽带性能。针对大型阵列旁瓣高的问题，提出了基于 HPSO 算法的 低旁瓣波束扫描反射阵天线设计新方法，和基于三焦点相位分布的低旁瓣设计新方法，通 过设计方法的创新和相位补偿求解方法的改进，实现了宽带，低旁瓣圆极化波束扫描反射 阵天线的设计。所取得的研究成果和创新点如下： 1. 为了设计出宽带移动馈源式波束扫描反射阵天线，本文设计了 Ku 波段宽带圆极化 开缝空心圆环单元。设计中研究了不同角度入射波对单元圆极化性能，以及相位补偿量的 影响，并根据研究结果对结构参数进行了优化。同时，利用该单元设计了中心频率为 12GHz 的反射阵天线。仿真和实测结果表明，天线带宽达到 20%（1dB 增益带宽和 3dB 轴比带宽 的重叠区域），并在 16.8%带宽内口径面效率大于 60%，最高效率为 66%，验证了单元的 宽带、高效率辐射特性。 2. 提出了基于杂交混合粒子群算法（HPSO 算法）的低旁瓣波束扫描反射阵天线设计 新方法。在该方法中，根据预期性能指标设计出一种渐变的理想辐射方向图，并利用所设 计的理想方向图和由相位分布确定的实际方向图构建出一种加权的适应度函数。通过 HPSO 算法对相位分布的优化来有哪些信誉好的足球投注网站适应度函数最小值，达到降低旁瓣的目的。相比于现 有设计方法，整个扫描过程旁瓣电平降低 4dB 以上，天线在 ?26? 26??扫描范围内旁瓣电 平均小于-14dB，带宽达到 11.7%。其中理想方向图设计思路和加权的适应度函数设计方法 为反射阵天线方向图的优化提供了可参考的思路。 3. 提出基于三焦点的相位补偿计算新方法。该方法综合考虑了馈源处于三个不同位置 时所需的理想补偿相位，并为三个理想补偿相位赋予不同的比例因子来决定最终的单元实 际相位补偿量。基于三焦点相位分布所设计的波束扫描反射阵天线相比于现有设计方法， 最高旁瓣下降 6dB 以上。此外，利用第二部分成果对相位分布做了进一步优化，天线在 ?26? 26??扫描范围内旁瓣电平均小于-18dB，带宽达到 10.8%。 关键词：反射阵，波束扫描，低旁瓣，宽带，混合粒子群算法 第 I 页 第 II 页 Abstract With the rapid development of the mobile communication, satellite communication and astronomical technology, the microstr