《高效率毫米波寬角相控陣天線關鍵技術研究》是依託電子科技大學,由屈世偉擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高效率毫米波寬角相控陣天線關鍵技術研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：屈世偉
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
毫米波相控陣雷達由於具備高解析度、高精度特性，是未來雷達技術最重要的發展方向之一。如何提高毫米波相控陣系統的效率、如何實現寬角掃描，從而最大程度地展現毫米波相控陣的優勢，是極富挑戰性的基礎研究課題，也是毫米波相控陣發展急需解決的重要課題。本項目旨在基於多連線埠陣元和重疊子陣結構，研究新型的高效率毫米波寬角相控陣天線結構與綜合設計方法，包括：基於多連線埠陣元的高效率毫米波相控陣天線工作機理及綜合設計方法研究；重疊子陣高效率毫米波相控陣天線的寬角掃描機理及綜合最佳化方法研究。以全波電磁仿真及陣列天線理論為基礎，研究多連線埠陣元宏模型的建模方法、高效率毫米波寬角相控陣的理論模型及綜合最佳化方法。通過理論分析、電磁仿真、實驗研究的手段，探索以多連線埠陣元提高毫米波相控陣效率、以重疊子陣結構拓展其掃描範圍的機理，為高性能毫米波相控陣天線的廣泛套用提供最佳的陣列結構、可靠的理論依據及高效的綜合設計方法。
結題摘要
當前隨著收發組件成本的下降，相控陣天線在軍事和民生領域大規模的套用已經成為可能。在此之前人們必須首先解決相控陣天線自身所面臨的的一些瓶頸問題，如如何進一步擴展相控陣天線的掃描範圍、如何從相控陣天線設計的角度大幅度降低系統的成本並提高系統效率、如何解決毫米波相控陣天線面臨的饋電或製備等等。本項目正是在此背景下提出的，旨在解決相控陣天線的寬角波束掃描問題，從系統拓撲角度設計低成本的相控陣天線、提高相控陣系統效率，並研究毫米波相控陣天線單元尺寸過小所導致的設計難題，為相控陣天線的大規模套用提供理論和技術支撐。本項目取得了如下重要研究成果： 1. 基於重疊子陣的寬角掃描陣列。重疊子陣技術能夠有效解決相控陣天線寬角掃描時由互耦導致的增益下降、駐波比惡化等問題。本項目設計了基於連線耦合器、連線功分器等重疊子陣網路，同時還設計了重疊口徑的背腔天線單元，最大可以在保持駐波比2:1的條件下將掃描角度擴展至70度，且幾乎不增加天線陣的複雜度，陣列剖面高度保持在0.1波長以內。 2. 寬角掃描強互耦相控陣。所設計的寬角掃描相控陣天線可以在3:1的頻段內實現E面+/-75度、H面+/-45度的掃描能力，且駐波比小於2.5，整體剖面小於0.25最小工作波長。 3. 低成本相控陣天線。本項目提出的基於多連線埠單元的低成本背腔式稀疏周期相控陣天線可以有效降低天線陣饋電連線埠的數量，因此從系統拓撲結構的角度大幅度降低系統成本，根據不同的多連線埠單元結構，系統成本可以降低50%以上，該成果適用於有限視角的相控陣天線設計中。 4. 面向相控陣套用的毫米波天線技術。本項目探索了基於介質集成的低成本毫米波天線陣技術，可以用於毫米波相控陣天線的設計中。 5. 相控聚焦陣。通過相控陣天線技術，將能量有效聚焦在近場指定的焦點位置上，並實現焦點位置的相控掃描，該成果已經套用到為華為公司開發的相控透鏡天線中。
