太赫兹反射阵天线研究

发布时间：2020-09-25 08:47

　　 Pillbox天线结构紧凑、易于加工、成本低廉,并且能够实现快速波束扫描,其独特的扇形扫描波束可用于太赫兹成像领域。现有的pillbox天线通常采用机械旋转副反射面的方式实现一维波束扫描,扫描速度受到副反射面转速的限制。为了提高pillbox天线的波束扫描速度,本文提出了一种新型的基于pillbox结构的反射阵天线,采用可重构反射阵列替代传统pillbox天线的抛物柱面反射面,实现了pillbox天线的波束电扫描,对于提高太赫兹成像的图像刷新率具有重要意义。本文工作内容包括:1)设计并优化了pillbox天线的主体结构,并进行了加工和测试,该pillbox主体结构将作为新型反射阵天线的馈源。2)结合对微带电路移相特性的理论分析,选取合适的PCB板材设计了缝隙耦合微带反射阵单元。该反射阵单元损耗小、移相范围大,且易于与微带移相电路进行集成。3)采用该反射阵单元设计了0.1THz波段基于pillbox结构的新型固定波束反射阵天线,仿真实现了59.6%的口径效率,相对带宽9.3%。4)在电路理论分析的基础上改进了基于PIN二极管的微带移相电路,采用改进的移相电路设计了微带移相单元,在0.1THz波段实现了1位电控移相。5)采用该电控移相单元设计了0.1THz波段基于pillbox的新型电扫描反射阵天线,对阵面相位补偿进行了优化,并进行了全模型仿真验证,实现了30°一维波束扫描。
【学位单位】：中国航天科技集团公司第一研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN820
【部分图文】：

太赫兹,反射阵天线,工作频率,卡塞格伦天线

太赫兹反射阵天线研究达多采用卡塞格伦天线，通过采用更高的观测频的工作频率高、尺寸大，要求加工精度高。如大，且金属材料受温度影响大，精度难以保证。很高，如直径 2 米，工作频率为 0.1THz 的碳纤币。测云雷达领域需要一种低成本大口径的天线的特点，可以满足太赫兹测云雷达系统的需求。

金属材料,工作频率,反射阵,天线

目前的测云雷达多采用卡塞格伦天线，通过采用更高的观测频率和更大的天线高分辨率，天线的工作频率高、尺寸大，要求加工精度高。如果采用金属材料天线的重量偏大，且金属材料受温度影响大，精度难以保证。而如果采用碳纤其制造成本会很高，如直径 2 米，工作频率为 0.1THz 的碳纤维反射面，其制为 100 万人民币。测云雷达领域需要一种低成本大口径的天线。平面反射阵天成本、高增益的特点，可以满足太赫兹测云雷达系统的需求。图 1.2 英国的 0.1THz(左)测云雷达和 35GHz(右)测云雷达

卫星,美国

【参考文献】