基于介质谐振器的ESPAR阵列天线的研究及设计

发布时间：2020-12-09 23:08

　　相控阵天线的波束控制能力传统上由移相器提供。然而,移相器占据相控阵系统相当大的成本且移相器在X波段及以上有相当大的损耗。使用变容二极管或pin二极管代替移相器的电控无源阵列天线（ESPAR）能降低系统功耗和成本,对商业化应用有很大的前景。本文研究包含三个方面:第一,研究了不同的缝隙形状对天线性能的影响,提出了一种工作在3GHz的“hourglass”形缝隙耦合微带ESPAR阵列天线,通过改变加载在寄生贴片上的电抗值实现不同的波束转向,HFSS仿真实验表明,该阵列能在维持阻抗匹配的情况下,实现-37°～370连续波束转向,最大辐射增益能达到9.14dBi。第二,提出了一种激励TE113高阶模的电控无源阵列天线（ESPAR）,该阵列由一个馈电穿孔介质谐振器（PDR）和两个寄生穿孔介质谐振器组成,通过缝隙耦合馈电。采用穿孔技术降低介质谐振器的相对介电常数从而提高天线带宽,改变加载在寄生介质谐振器上的电抗值实现主瓣方向图的转向。该ESPAR阵列天线-lOdBi相对带宽约为 18.3%（10.09GHz～12.11GHz）,在 11GHz能实现-32°～32°波束转向,且在波束转向过程中维持阻抗... 

【文章来源】：云南大学云南省 211工程院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１单极子和偶极子ＥＳＡＰＲ??ＥＳＰＡＲ阵列天线的阻抗带宽是一个主要问题，为了提高阻抗带宽，文献［８？１０］??

ＥＳＡＰＲ（１３］?ＥＳＰＡＲ［１４］??图１．１单极子和偶极子ＥＳＡＰＲ??ＥＳＰＡＲ阵列天线的阻抗带宽是一个主要问题，为了提高阻抗带宽，文献［８？１０］??报道了利用不同的拓扑结构来实现带宽的拓宽，如采用Ｋｏｃｈ分形结构［８］，双曲线??交叉偶极子［９］和增加耦合多导体条带［１０］。考虑到寄生单元之间的相互耦合效应对??系统效率的影响，文献［１１］使用超材料减少寄生单元间的耦合作用。但上述的不同??结构的ＥＳＡＰＲ天线增益仍然较低，为了提高增益并且提高阻抗带宽，文献［１２］使??用单极子天线结合十二个寄生单极子通过阻抗匹配网络馈电，阻抗带宽为３２．０％，??增益大约为９．０ｄＢｉ。??由于单极子和偶极子的剖面都太高，在移动终端上很难得以应用。为此，ｊｕｎｗｅｉ??３??

阻抗带宽宽，损耗低，无表面波激励［２６￣２９］。为此，ＲｅｚａＭｏｖａｈｅｄｉｎｉａ和??Ｍｏｈａｍｍａｄ?ＲｅｚａＣｈａｈａｒｍｉｒ等人把介质谐振器天线（ＤＲＡ）作为辐射单元设计了??介质谐振器ＥＳＡＰＲ阵列天线［３０￣３５］。图１．３给出了?ＤＲＡ－ＥＳＡＰＲ的部分设计。文??献［３０］设计了由微带线直接激励的Ｈ面耦合介质谐振器ＥＳＡＰＲ阵列天线，该阵列??包含一个中心馈电的介质谐振器天线（ＤＲＡ）和两个寄生介质谐振器，三个介质??谐振器尺寸相同且介电常数都为３５．９，通过改变加载在寄生介质谐振器上的电控??值，实现了?Ｈ面上－３０°到３０°连续的波束转向。值得一提的是Ｈ面耦合不改变??介质谐振器天线的极化模式，对于Ｅ面耦合的介质谐振器ＥＳＰＡＲ，文献［３１］使用??缝隙耦合馈电方式，设计了?Ｅ面耦合的线极化三单元介质谐振器电控无源阵列天??线（ＤＲＡ－ＥＳＰＡＲ），实现了更大的波束转向，同时，［３１］中将三单元的ＤＲＡ－ＥＳＰＡＲ??扩展到五单元的ＤＲＡ－ＥＳＰＡＲ［３２］以及提出了以ＤＲＡ－ＥＳＡＰＲ子阵列实现更大阵列??布置的相关理论


本文编号：2907620