HFSS的Ka波段单脉冲天线阵列设计研究(2)

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2.5 功分器原理 14

3 天线设计 16

3.1天线单元设计 16

3.2 天线功分器设计 19

3.3天线波导和差器设计 22

3.4 单脉冲天线阵列设计 26

结论 31

致谢 35

参考文献 36

1 绪论

雷达从产生至今已经发展了70余年，伴随着多样化的需求和日新月异的科技发展，雷达已经从刚开始的军用渐渐的应用于民生之中，其功能也从目标定位发展至目标识别，出现了多种体制的新功能雷达。天线是空间中一种帮助信号转换的媒介，单脉冲技术的出现促进了雷达天线领域的发展，单脉冲天线也渐渐受到更多的重视和研究。论文网

1.1研究背景和意义

雷达，也称“无线电定位”，主要通过使用电磁波探测目标进而确定测到的目标的空间位置。其定位过程依靠电磁波的反射，雷达首先发出电磁波，若电磁波接触到目标则会被目标反射回来，从而使雷达接收到返回的电磁波，通过分析接收到的电磁波，可以获得目标物体的包括距离、相对速度、俯仰角等信息，帮助采取进一步的措施。

雷达定位方法有很多，最先使用的是圆锥扫描跟踪系统，但缺点比较多，在其基础上又出现了电子波束扫描系统，但使用频率范围小，这一方法已近很接近单脉冲系统。这两种系统对目标移动带来的反射电磁的变化以及周围环境的变化很敏感，容易产生较大的误差。之后便出现了单脉冲跟踪系统，其出现并发展至今，综合改善了前几种方法的弊端，只使用一个回波脉冲来得到目标的有效信息，在一个脉冲周期内，目标的距离、俯仰角等信息可以从四个接收天线中得到，具有跟踪迅速、精确度高、使用频率宽的优点，广泛应用于通信领域。

随着卫星通信的发展，其应用频率从L、C频段向Ka、Ku波段发展，毫米波系统的研究越来越受到重视。毫米波由于波长较短，因而毫米波雷达具有频带宽、天线波束窄、分辩率高等特点，且在恶劣环境下毫米波衰减较小，具有良好的抗干扰能力，同时它的工作波段可以探测隐身目标，特别适用于防空、地面作战和灵巧武器，这些特点使毫米波成为当前研究的热点。从20世纪40年代后期开始,毫米波单脉冲雷达技术逐步得到发展和应用，其核心技术毫米波单脉冲天线越来越受到重视。

1.2 ka波段单脉冲天线的概述

Ka波段是指频率范围在26.5GHz至40GHz的电磁频谱的微波波段的一部分，常用于卫星通信。近年来，传统的xDSL、Cable Modem、ATM和各种无线技术已不能满足用户对获取信息的渴求，在市场需求的冲击下，电信开发商将目光转向太空，将卫星作为天空的虚拟交换机。Ka频段在带宽和效率方面的优势使其脱颖而出，成为目前备受关注的研究方向。

单脉冲跟踪由于具有获取误差信号迅速、跟踪速度快、不存在起伏干扰、角跟踪精度高、抗干扰能力强等优点,因此在现代雷达中也得到了广泛的应用。单脉冲天线通过使用多路天线来接收目标信息，将同一瞬间得到的回波信号的参数综合分析，可以使用幅度单脉冲法、相位单脉冲法和幅相单脉冲法来比较回波信号的幅度和相位，实现对目标的距离和角度跟踪。一般情况下，单脉冲天线由四喇叭馈源和一个反射面组成，一个定位面内，需要两个接受支路来产生两个偏轴的波束，两个天线使用和差网络进行连接，产生的两个波束相互交叉，其最大值方向与天线的轴之间有一个角度。和差网络输出的信号分别是两个波束的和信号与差信号，经比较网络可得和信号、方位差信号和俯仰差信号。和信号中包含目标距离信息，差信号中包含角误差信息，偏轴方向取决于误差信号与参考信号的相位差，偏轴大小取决于差信号幅度。文献综述