聚焦天线阵列与双频圆极化天线的设计

发布时间：2019-11-10 08:28

【摘要】：聚焦天线是指一类能够将电磁波像透镜一样把光的聚焦到目标点上,减少电磁波在空间传输时的扩散的天线。随着航空工业与移动通信的飞速发展,聚焦天线在航天、军工、通信、医疗等领域扮演着越来越重要的角色。本文中提出了一种新颖的聚焦天线阵列的设计方法,与近年来聚焦天线采用的直接将连续口面分布离散到单元阵列的设计方法不同,从天线功率传输系统最优传输效率的角度出发,通过对传输效率的优化,直接得到天线阵列单元的最佳激励,从而来设计聚焦天线。这种聚焦天线的设计方法不仅在设计伊始就将阵列单元间的耦合等复杂因素考虑在内,提高了设计的可靠性。同时天线的聚焦距离可以调节设计,相比之前的设计方法更为精确。本文中分别设计了两种不同馈电形式的4×4单元聚焦天线阵列,及8×8单元聚焦天线阵列,对大规模聚焦天线阵列的设计具有了良好的借鉴意义。在双频圆极化天线方面,本文中设计了两个不同的结构的双频圆极化缝隙天线,天线均为双层结构,通过简单的微带线进行馈电,避免了常见的双频圆极化天线结构与馈电复杂的缺点,同时为了适应北斗导航系统的应用,将其中一个天线设计覆盖了北斗导航通讯频段,具有很强的实用价值。
【图文】：

发射天线,聚焦天线,能量传输效率,微波能量

其中算符（，）表示两矩阵共q!相乘。逡逑对于聚焦阵列天线设计而言，聚焦特性产生于天线的菲涅耳区，聚焦光斑应逡逑该尽可能的集中且足够小。因而，按照图２．邋３中微波功率传输系统系统中，Ｍ二１，逡逑值是根据设计的聚焦阵列天线的口径大小和工作频率而定的，传输距离公在逡逑公式（１－３）祈定义的范围内，而天线的口径和传输距离由公式（２－６）来约束。由于收逡逑发天线在同一工作频率上相互匹配，实现最大传输效率的聚焦阵列天线的各个阵逡逑列单元的激励分布可通过求解本征值方程（２－１０）来获得。逡逑２．３无线传输系统在聚焦天线上的应用逡逑／逡逑Ｖ７邋／逡逑！邋／逡逑Ｉ邋Ｔｅｓｔ邋ｓｍｔｅｉｉＱａ逡逑（０，０，邋ｚ－Ｄ）逡逑ｚ逡逑，豪逡逑／逡逑ＡｎｔｅｎｎａＡｉ－ｉａｙ邋ｉ／逡逑图２．４基于传输效率优化的聚焦天线设计原理图逡逑从２．２节的描述中可ｔＵ知道，在微波能量传输系统中，当发射天线和接收天逡逑线间能量传输效率最大时，发射天线和接收天线相互聚焦。而如果接收天线（测逡逑试天线）足够小

示意图,微带贴片天线,示意图

３．１．１微带贴片天线的持点逡逑图３．１微带贴片天线示意图逡逑微带贴片天线是由介质基板，基板两面的导电贴片及地板组成，如图３．１。这逡逑类天线常应用于工作频率高于１００邋ＭＨｚ的地轮廓天线结构。微带贴片天线可采逡逑用光刻技术进行精细加工，使之具有低成本，易共型，易于大量生产等特点。逡逑同常规的微波天线相比，微带天线具有很多优点，在大约从１００邋ＭＨｚ到５０逡逑ＧＨｚ的宽频带上获得了大量的应用。与通常的微波天线相比，微带天线的一些主逡逑要优点是：重量轻、体积小、剖面薄的平面结构，可做成共形天线；制造成本逡逑低，易于大量生产；可Ｗ做得很薄。因此，无需作大的变动，天线就能很容易共逡逑形的装在导弹、火箭和卫星上；天线的散射截面较小；稍稍改变馈电位置就可Ｗ逡逑获得线极化和圆极化（左旋和右旋）；比较容易制成双频率工作的天线；不需要逡逑１４逡逑
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN821.1

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