摘要适用于卫星通信的 Ka 波段天线是无线领域的研究热门，其中具有体积小、重量轻等 优点的微带天线更是研究的重点方向。随着对天线方向图要求的提高，赋形技术受到广 泛关注。本文主要探讨微带天线阵列的设计与赋形，以 HFSS 软件与 Matlab 软件为辅助 工具，从低副瓣线型阵列的设计仿真、阵列方向图的模拟方法、天线阵列赋形的算法及 实现等方面进行论述。

本文首先设计了一个 26 元线型天线阵列，通过改变电流分布为泰勒分布以实现低副 瓣。HFSS 软件的仿真结果表明，该阵列副瓣可低于-20dB，能够满足要求。在此基础上 使用 HFSS 软件的方向图模拟功能与 Matlab 软件计算出该阵列的方向图，经过比较发现 三者均可表明方向图特征。78046

随后，本文采用傅里叶算法，经 HFSS 方向图模拟功能验证参数准确后，对相同结构 的 10 元线型阵列进行平顶波束赋形。在此过程中本文亦设计了一个移相器以满足阵元相 位要求。仿真结果表明，该阵列可实现平顶波束赋形。

毕业论文关键词 天线阵列 Ka 波段 波束赋形 HFSS

毕 业 设 计 说 明 书 外 文 摘 要

Title Design of a Beam-forming Array Antenna on Ka Band

Abstract In recent years, the antennas working on Ka band that used for satellite communication have become the hot spot in wireless communication fields。 And microstrip antennas, which have advantages like small size and light weight, are focused。 As the requirement of antenna’s pattern increased, beam-shaping technology has been widely concerned。 This research pays attention to the beam-forming method of microstrip antenna array。

A design of 1×26 antenna array is proposed in section II。 Far low side lobe purpose, the current distribution depenged on Taylor weighting is adopted。 Results show that this the array antenna, whose side lobes are lower than -20dB, can meet the demands。 And the feature of radiation patterns can be well recognized。

Fourier algorithm used for beam-shaping is given in section III。 And a design of 1×10 antenna array is produced to be beam-shaped。 A phase shifter is produced to meet design requirement。 Simulated result shows that this kind of array antenna can realize beam-shaping to flat-top。

Numerical simulation is carried out by HFSS and Matlab。 And the methods to calculate array pattern, simulated results, and parameter analysis are given in this paper。

Keywords  antenna array, Ka band, Beam-forming, HFSS

本科毕业设计说明书 第 I 页

目 次

1 绪论 1

1。1 背景阐述 1

1。2 研究现状 3

1。3 本文工作 3

2 线阵的设计与仿真 4

2。1 序言 4

2。2 线型天线阵列的设计及仿真 5

2。3 线型阵列方向图产生方法及其比较 15

3 阵列赋形