液晶全息电控扫描天线设计方法研究

发布时间：2021-02-15 15:28

　　相比于机械扫描天线,相控阵天线具有扫描速度快、通信链路建立时间短以及可实现多目标跟踪等诸多优势。然而,相控阵天线由于需要装配大量的TR组件而造价昂贵,以至于只能小规模应用而无法大范围普及。近年来,液晶全息电控扫描天线作为相控阵天线的低成本替代技术在国内外备受关注。作为一项全新的电控扫描天线技术,液晶全息电控扫描天线无论是工作原理还是调控方式都与传统天线差异巨大。与此同时,该项技术目前只有美国掌握,因为涉及到巨大的商业利益,相关的公开资料非常稀少。本论文从上述问题出发,针对液晶全息电控扫描天线的工作机理与设计方法展开研究,通过利用液晶材料的电调控特性以及结合全息波束控制算法,提出了两种基于液晶的全息电控扫描天线设计方法,并通过全波电磁仿真验证了设计方法的正确性。在论文中,我们首先对现有液晶全息电控扫描天线的波束控制算法进行了改进,研究结果表明,改进后的算法具有更高的指向精度,并可有效提高液晶全息电控扫描天线的波束扫描范围。若原算法恰好指向预计辐射方向,则两种算法相同,若原算法有指向误差,则改进后的算法可以提升1°～3°的指向精度;利用原算法波束扫描范围为-55°～45°,利用改进后的算法... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

相控阵列天线工作原理示意图[3]

第2章液晶全息电控扫描天线基本原理与波控算法改进-2-性能高的可波束赋形天线，在通信系统和雷达系统中被广泛地应用[4]。但是，大量的发射/接收组件（T/R组件）的存在，使得相控阵列天线的成本相当高昂，同时体积也相对较大，很难满足第五代移动通信系统、低轨道卫星通信系统等现代民用通信系统对于天线所要求的低成本和低剖面。反射阵列天线是一种需要在空中馈入电磁波的可波束赋形天线，通常由可以在反射电磁波的过程中实现相位调节的平面反射阵列和位于反射阵列一侧的空馈喇叭天线组成，如图1-2所示[5]。在反射阵列天线工作的时候，当空馈喇叭以不同的方式照射反射阵列平面的时候，反射阵列平面上的每个单元的反射电磁波的相位也会随着改变，反射电磁波在所需要的辐射方向上产生有效的叠加，从而实现波束赋形，如图1-3所示[6]。图1-2某反射阵列天线实物图[5]图1-3反射阵列天线的工作方式解析[6]

第2章液晶全息电控扫描天线基本原理与波控算法改进-2-性能高的可波束赋形天线，在通信系统和雷达系统中被广泛地应用[4]。但是，大量的发射/接收组件（T/R组件）的存在，使得相控阵列天线的成本相当高昂，同时体积也相对较大，很难满足第五代移动通信系统、低轨道卫星通信系统等现代民用通信系统对于天线所要求的低成本和低剖面。反射阵列天线是一种需要在空中馈入电磁波的可波束赋形天线，通常由可以在反射电磁波的过程中实现相位调节的平面反射阵列和位于反射阵列一侧的空馈喇叭天线组成，如图1-2所示[5]。在反射阵列天线工作的时候，当空馈喇叭以不同的方式照射反射阵列平面的时候，反射阵列平面上的每个单元的反射电磁波的相位也会随着改变，反射电磁波在所需要的辐射方向上产生有效的叠加，从而实现波束赋形，如图1-3所示[6]。图1-2某反射阵列天线实物图[5]图1-3反射阵列天线的工作方式解析[6]

【参考文献】：
期刊论文
[1]国外相控阵雷达发展综述[J]. 王震.  科技与企业. 2015(14)

博士论文
[1]平面反射阵天线的优化设计和误差分析[D]. 刘洋.中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心) 2019
[2]平面紧凑型多功能相控阵天线阵面关键技术研究[D]. 丁卓富.电子科技大学 2018
[3]基于梯度折射率器件的波束扫描阵列研究[D]. 李迎.中国科学技术大学 2016
[4]相位非连续人工电磁表面电磁波调控研究[D]. 丁旭旻.哈尔滨工业大学 2015
[5]毫米波平面反射阵与透镜天线的研究[D]. 江梅.东南大学 2015
[6]多波束透镜天线理论与应用技术研究[D]. 黄明.电子科技大学 2014

硕士论文
[1]基于幅度加权的电控扫描天线波束控制方法研究[D]. 程艳敏.哈尔滨工业大学 2016
[2]液晶电控扫描漏波天线的研究[D]. 刘晓昕.哈尔滨工业大学 2015



本文编号：3035090