高阻表面在多波束天线中的应用与研究

发布时间：2021-08-25 22:32

　　近年来,随着天线行业不断发展,天线应用场景愈来愈复杂化、多样化。应用范围的变化给天线带来了新的要求,大量的智能设备需要天线具有低剖面的结构,以便于系统集成化、小型化。本文结合近年来由于低剖面,高增益特性而颇受关注的阻抗表面,针对多波束天线系统中的阵元天线和多波束形成网络,分别就宽频带、低剖面、低成本等特性进行了研究。主要研究内容有以下几点:第一,针对Rotman透镜侧壁吸收端口,提出了两种改良方法。一通过在Rotman侧壁加载缝隙调制表面阻抗单元,替代传统设计中的侧壁吸收端口,使得原本被侧壁吸收端口吸收的能量被缝隙辐射出去,仿真数据表明这种方法在保证透镜宽带特性的情况下有效的削减了透镜端口数量,避免透镜内部的无效电磁反射并对插入损耗有一定的改善。二对Rotman透镜的侧壁进行了重新设计,通过插入金属柱将本来由侧壁端口吸收的电磁波反射进行二次利用,使得Rotman透镜的的插入损耗大大降低。仿真数据表明基于这种方法的Rotman透镜能够在25.5²8GHz实现插入损耗<1d B。第二,使用阻抗调制表面漏波天线和传统波束形成网络Rotman透镜所结合的方法,设计了... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

基于机械扫描的雷达系统

电子科技大学硕士学位论文2图1-2基于机械扫描的雷达系统电扫描由波束构成网络和相控阵天线两大主要实现手段[2,3]。由于近年来多波束在民用领域的需求不断提升，而对于需要批量化生产的民用领域来说成本控制显得尤其重要。基于这一点，相较于昂贵的相控阵天线，价格低廉的无源多波束形成网络构成的波束扫描系统就具有显著的优势。图1-3庞大的相控阵天线阵目前波束构成网络有Butler矩阵和Rotman透镜两种主要设计方案[4]。如图1-4所示Butler矩阵由大量混合电桥及移相器组成，在一些对波束指向精度要求较高，波束数量不太多的情况下有良好的应用[5]。相对于Rotman透镜来说，在较多独立波束的要求下，Butler矩阵电路结构复杂，频带窄，且体积巨大。并且矩阵类波束构成网络的波束指向不够稳定，存在着波束指向随着频率改变的问题。

第一章绪论3图1-4Butler矩阵原理图而Rotman透镜天线是基于准光学原理进行设计的多输入多输出的多波束构成网络，在理论上具有波束指向稳定不随频率改变，设计简单便于实现，并且具有剖面低，频带宽，电路简单等优点。但同时Rotman具有端口过多，插入损耗大，扫描角度小等缺点[6-10]。同时随着行业的发展，通信需求不再满足于只能一维扫描的多波束天线，此时人们对天线波束的覆盖范围从一维扩大到了二维。但二维波束扫描面的研究一直因为体积庞大、设计复杂、造价昂贵、损耗大等等问题进展缓慢。基于此，一款成本适中，小体积的二维波束扫描天线是市场的迫切需求。同时阻抗表面因为其高增益，低剖面，低成本的特性被广泛应用到天线带宽拓展，增益提高和波束赋形的研究当中，而调制阻抗表面天线也由于频扫的特性，具有波束扫描的能力。阻抗表面的优点刚好对应了二维波束扫描系统的缺点，或许应用阻抗表面与传统波束形成网络的结合，可以得到一款成本适中，小体积，高增益的二维扫描天线。


本文编号：3362982