本文關(guān)鍵詞：Rotman lens陣列天線的研究與設(shè)計

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【摘要】：隨著射頻技術(shù)、芯片集成技術(shù)以及大數(shù)據(jù)分析的不斷發(fā)展,旨在提高人們生活的質(zhì)量和革新生活方式的新型設(shè)備就被逐步的開發(fā)出來。而這也促使了各種自動探測技術(shù)的迅猛發(fā)展,尤其是汽車自動駕駛領(lǐng)域。汽車自動駕駛技術(shù)對人們未來生活的方式改變,將是劃時代意義的,尤其是交通事故頻發(fā)的中國而言,其意義將更加明顯。然而這項技術(shù)也面臨著一些困難,比如探測雷達裝置的大規(guī)模應(yīng)用中,雷達的性能如何改善和雷達的體積如何縮小。而本論文提出了一種設(shè)計方法,使用Rotman透鏡來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的雷達天線的饋電網(wǎng)絡(luò),以達到簡化雷達的結(jié)構(gòu)和提高雷達天線設(shè)備的性能。本文首先介紹了Rotman透鏡的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀,結(jié)合實際的應(yīng)用需求提出了本論文的設(shè)計目標。然后本文討論了Rotman透鏡端接的陣列天線需要滿足的寬頻帶的特性,對比分析將Vivaldi天線作為其端接陣列單元,然后完成了Vivaldi天線的原理分析和設(shè)計仿真。隨后從Rotman透鏡的等光程原理出發(fā),定量分析了其滿足的設(shè)計方程,并在參考設(shè)計目標的情形下,對各個影響Rotman透鏡性能和尺寸的參變量進行了定性分析,最終得出理論上最合理的設(shè)計初值。而Rotman透鏡的設(shè)計實現(xiàn)靠單一的電磁仿真軟件是無法做到的,本論文采取了MATLAB-HFSS-API的程序包將設(shè)計計算和建模仿真結(jié)合到了一起。給出了MATLAB計算的幾何原圖,并使用電磁仿真軟件HFSS中實現(xiàn)了建模仿真。而仿真之前需要對模型進行細化處理,比如在虛擬匹配端口處端接匹配電阻,Rotman透鏡與陣列單元Vivaldi天線的連接。之后完成了對Rotman透鏡的整體仿真,并在分析仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上,對模型進行了優(yōu)化,最終達到了設(shè)計的指標。通過加工測試,本文設(shè)計的Romtan lens天線基本吻合仿真的指標,在較寬的頻帶范圍內(nèi),回波損耗保持在-10dB以內(nèi),而在掃描角度范圍內(nèi),增益保持穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：雷達天線 Rotman透鏡 Vivaldi天線 MATLAB-HFSS-API
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN820
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究背景及意義10-13
• 1.2 Rotman lens的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀13-15
• 1.3 研究內(nèi)容和研究目標15
• 1.4 論文的整體安排15-17
• 第二章 端接Vivaldi天線的設(shè)計與仿真17-38
• 2.1 Vivaldi天線相關(guān)特性介紹18-23
• 2.1.1 Vivaldi天線的寬帶性能19-21
• 2.1.2 Vivaldi天線的電流分布21-23
• 2.2 Vivaldi天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計23-27
• 2.2.1 Vivaldi天線介質(zhì)基板的選擇23-24
• 2.2.2 Vivaldi天線饋電槽線的設(shè)計24-25
• 2.2.3 Vivaldi天線的阻抗匹配設(shè)計25-26
• 2.2.4 Vivaldi天線的指數(shù)漸變槽線的設(shè)計26
• 2.2.5 Vivaldi天線及Rotman透鏡所使用的微帶傳輸線的分析設(shè)計26-27
• 2.3 Vivaldi天線的仿真和結(jié)果分析27-37
• 2.3.1 Vivaldi天線初始值確定27-28
• 2.3.2 Vivaldi天線的饋電結(jié)構(gòu)仿真28-29
• 2.3.3 寬頻帶饋電網(wǎng)絡(luò)的匹配段仿真29-30
• 2.3.4 槽線和微帶相交點四分之一波長段的延生結(jié)構(gòu)設(shè)計仿真30-32
• 2.3.5 Vivaldi天線漸變槽線的仿真32-33
• 2.3.6 Vivaldi天線修改與優(yōu)化仿真33-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 Rotman lens的研究及建模仿真38-55
• 3.1 Rotman lens的研究38-45
• 3.1.1 透鏡天線的分類38-39
• 3.1.2 Rotman透鏡天線39-40
• 3.1.3 Rotman透鏡的等光程方程40-42
• 3.1.4 Rotman透鏡變量關(guān)系分析和尺寸確定42-45
• 3.2 Rotman結(jié)構(gòu)實現(xiàn)和仿真45-51
• 3.2.1 Rotman透鏡的腳本程序45-47
• 3.2.2 Rotman透鏡的腳本的運行結(jié)果47-49
• 3.2.3 Rotman透鏡的HFSS仿真分析49-51
• 3.3 Rotman透鏡的結(jié)果分析與修改51-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第四章 Rotman透鏡與Vivaldi陣列天線整體實現(xiàn)與仿真55-64
• 4.1 Rotman透鏡天線的設(shè)計55-61
• 4.1.1 Rotman透鏡天線的陣列間距的設(shè)計55-56
• 4.1.2 Rotman透鏡結(jié)構(gòu)的虛擬匹配端口的設(shè)計56-57
• 4.1.3 Rotman透鏡結(jié)構(gòu)與陣列天線的連接器的設(shè)計57-61
• 4.2 Rotman透鏡天線的初步仿真及結(jié)果分析61
• 4.3 Rotman透鏡天線的小型化61-62
• 4.4 Rotman透鏡天線結(jié)果分析62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第五章 實物加工測試及結(jié)果分析64-68
• 5.1 測試環(huán)境介紹64
• 5.2 天線的測試與結(jié)果分析64-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 第六章 總結(jié)與未來展望68-70
• 致謝70-71
• 參考文獻71-74
• 附錄74-88

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