有限阵及无限阵宽频圆极化天线研究

发布时间：2021-07-07 14:26

　　随着通讯事业对天线技术要求的提高,相控阵技术在雷达和通信等领域的应用日益广泛。近年来,5G通讯进一步完善和普及,军事和民间对相控阵技术需求逐渐提升,相控阵技术将在未来一段时间内具有更大的发展空间。在现有相控阵技术的基础上,愈加成熟的技术将会使得相控阵圆极化天线具有更宽的带宽、更好的轴比性能和更宽的角度扫描。本文设计出了两款功分网络,并在HFSS中进行仿真优化,意在通过功分网络实现四馈点馈电使得阵元天线可以在工作频带内获得更好的轴比特性。天线的工作频带在400MHz-600MHz之间,拥有很宽的频带。在天线扫描法向方向时,可以获得轴比小于2dB的较好圆极化轴比性能。在天线的四周分别加载垂直结构的短路枝节,使得在微带天线小型化的前提下获得更好的增益效果和工作带宽。阵元增益最高可达5dB,在大部分工作频带内辐射效率大于90%。选择天线的剖面高度仅为70mm,兼顾了天线的轴比性能和天线的辐射效率。在上述研究的基础上,本研究分析了天线在无限阵中天线单元的有源驻波比、轴比和天线在宽角扫描情况下的有源驻波比和轴比特性。在宽角扫描时出现阻抗失配的情况下,可以通过增加宽角匹配层的方法使得阵列天线在宽角扫... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

文献中所设计的天线

图 1.2 文献中的天线1.3 本文研究内容及章节安排本文设计了一种低剖面圆极化低剖面宽带宽角扫面天线，先对天线的馈电网络进行优化仿真，实现6dB等幅度,和两两90°相位差输出,以实现相位为0°、90°、180°、270°的四馈点圆极化，分别基于威尔金森功分器和定向耦合器设计两款。在功分网络的基础上，优化设计出圆极化低剖面宽带天线，研究其剖面和短路枝节对其天线性能的影响，在无线阵中研究其在宽角扫描过程中的阻抗匹配问题和阵列宽角扫描的情况下使得其圆极化轴比保持相对稳定。设计组装 25 元 5×5 有限阵列，研究其在有限阵的条件下的扫描特性，比较其与无限阵的不同。由于阵元数量有 25 个，在进行实物测量时逐个测量比较繁琐，设计出转台矢网一体化控制系统，可以大大提高对于天线数据提取处理的速度。最后加工实物，通过一种新的有源驻波比计算方法快速计算出中心阵元的有源驻波比，并与无限阵情况做比较；测量出阵元天线的方向图、圆极化轴比等。本文分别六个章节来介绍所设计的天线，每一章的主要内容如下：

西安电子科技大学硕士学位论文2.1.3 矩形平面阵列矩形平面阵列的示意图如图 2.5 所示，其列数为xN ，行数为yN 。每一行之间的间距相同为xd ，每一列之间的间距相同为yd ，那么可以计算出每个阵元的中心位置，在 mn 点处的阵元坐标为：, 0,1, 2,..., 1m x xx md m N , n 0,1, 2,..., 1n y yy nd N 位置矢量为mn m n x yP xx yy xmd ynd

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于微波表面等离激元的360°电扫描多波束天线[J]. 韩亚娟,张介秋,李勇峰,王甲富,屈绍波,张安学.  物理学报. 2016(14)
[4]有源电扫描阵列雷达技术发展概况[J]. 何晓晴.  现代军事. 2016(07)
[5]多功能相控阵雷达发展现状及趋势[J]. 罗敏.  现代雷达. 2011(09)

博士论文
[1]宽带宽角扫描相控阵天线系统[D]. 邓斌.南京大学 2018
[2]动态目标极化特性测量与极化雷达抗干扰新方法研究[D]. 刘勇.国防科学技术大学 2011
[3]雷达极化抗干扰技术研究[D]. 施龙飞.国防科学技术大学 2007

硕士论文
[1]宽带二维宽角扫描阵列天线研究[D]. 刘佳博.电子科技大学 2018
[2]多波束共形阵列天线的分析与研究[D]. 汪隽潇.电子科技大学 2018



本文编号：3269796