双圆极化平板阵列天线研究
发布时间：2021-11-02 18:56
平板天线具有低剖面、低成本的特点,在移动通信、卫星通信等领域有广泛的应用前景。现代通信系统向紧凑和一体化发展,促进了双极化技术的研究和发展。双极化天线节约成本和空间,具有较强的应用价值,其中双圆极化的平板天线在频谱资源紧张的卫星通信领域有实际的应用意义。本文围绕双圆极化平板阵列天线进行研究,论文的主要内容如下:（1）介绍了平板天线的发展和研究动态,对比选择基片集成波导缝隙天线和径向线缝隙天线进行双圆极化技术研究,细述双极化天线理论,为设计奠定基础。（2）设计并实现了一款8×8的双圆极化基片集成波导缝隙阵列天线。首先详述双圆极化天线阵元的设计流程;然后总结出均匀直线阵和非均匀直线阵的设计流程,依据流程设计出两种直线阵列;其次选择非均匀直线阵进行面阵排布和去耦分析,最后加工并测试了双圆极化缝隙面阵。实测结果显示,在12GHz,天线的左右旋圆极化增益大于22.5dB,轴比小于3dB,验证了设计的可行性。（3）设计了一款改进型双圆极化径向线天线。对传统双层双圆极化径向线缝隙天线进行分析,针对传统结构的馈电缺陷重新设计了一种基于基片集成波导的馈电结构,降低了天线剖面,最后进行天线的双层结构和阵面...
【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】：
4元微带天线阵列[2]
?疚?豢?6元双圆极化微带阵列[3]。天线阵列由双馈线性极化单元组成，通过两层馈电网络和3dB耦合器馈电，天线实现良好的双圆极化性能。该天线在中心频率，对于左旋圆极化辐射(LHCP)和右旋圆极化辐射(RHCP)，交叉极化均大于25dB，增益大于18.8dB。这种设计避免了旋转馈电对双圆极化设计的限制，但复杂的微带馈线排布依旧是大型化阵列的阻碍。各类的圆极化和双圆极化的微带阵列天线或单元[4]被设计和提出，但都无法避免馈电复杂性和双极化设计的问题，因此双圆极化微带阵列的研究和实现较少。图1-164元微带天线阵列[2]图1-216元双圆极化微带天线阵[3]就缝隙式平板天线而言，最先出现的是波导缝隙天线。自波导缝隙天线出现以来，不断有学者提出各类的圆极化波导辐射缝隙单元，如“T”型缝隙[7]、“X”型缝隙[8]、“U”型缝隙[9]等。GiorgioMontisci与MichelaMusa提出了八字形缝隙作为辐射单元[10][11]，如图1-3所示，文中将八字缝隙组成缝隙阵，获得良好的圆极化特性。基于八字缝隙，学者利用两端馈电的形式设计出了一款双圆极化波导缝隙天
第一章绪论3线[12]，如图1-4所示，但这种设计并没有加工和实现。随后，有学者不断提出新型缝隙，如窄边X型与V型组合缝隙[13]、多缝隙组合[14]、十字与斜缝组合缝隙[15]等，但双圆极化的波导缝隙天线较少有人研究，且传统的波导缝隙天线采用矩形波导作为主要实现形式，具有质量重、成本高、不易集成等缺点，使得波导缝隙天线的发展和应用受到限制。图1-3“八”字缝隙[10]图1-4两端馈电双圆极化波导缝隙阵[12]介质集成波导的概念于2001年，被K.Wu与D.Deslands[16]首次提出。自提出后，SIW的研究和应用逐渐成为热点。SIW的传输特性非常接近矩形波导，因此SIW保留了常规矩形波导的大部分优点。同时SIW可以使用常规印刷电路板工艺制造，因此它具有额外的优点，如低成本，低剖面，易于制造以及易于与其他平面电路集成。由于以上优点，基于SIW设计的圆极化缝隙天线在近年来逐步发展。2008年，东南大学的陈志君提出了一种基于基片集成波导（SIW）的圆极化缝隙阵列天线的新方法[17]，如图1-5，该设计在SIW顶部腐蚀缝隙，利用±45°线极化缝隙作为阵元，通过左右对称阵面实现圆极化辐射。最终设计实现出8×16的面阵，在11GHz，该天线有9%的轴比带宽。2009年，一个匹配的双八字缝辐射单元被提出[18]，如图1-6，该辐射缝隙能有效改善SIW上八字缝隙较差的反射系数，并能获得较好的轴比。文中设计实现出16元线阵，该天线在中心频率16GHz的效率达到93%。2011年，学者提出了一种新型的4槽圆极化辐射单元[19]，如图1-7所示，该辐射缝隙能减少SIW内部的反射，设计实现24×39的面阵，在36.7GHz获得28.6dBi的右旋圆极化增益，天线效率为79％，该新型缝隙能作为双圆极化的辐射单元。2015年，学者提出一种小型带槽阵列[20]，通过馈电层、缝隙?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基片集成波导双圆极化天线的设计与实现[J]. 张建国,钱祖平,关东方. 军事通信技术. 2016(01)
[2]基于径向线天线的双圆极化天线设计[J]. 张明芳,张光生. 通信对抗. 2013 (01)
[3]波导缝隙天线的EBG的应用[J]. 张运启,栗曦,杨林. 微波学报. 2010(S1)
博士论文
[1]介质覆盖基片集成波导缝隙天线研究[D]. 金祖升.国防科学技术大学 2013
[2]基片集成波导技术的研究[D]. 郝张成.东南大学 2006
硕士论文
[1]高增益双频双极化平面天线的研究[D]. 孙佳敏.电子科技大学 2017
[2]两端馈电的双圆极化波导缝隙天线阵列[D]. 马世娟.电子科技大学 2016
[3]共形径向线缝隙天线的研究与设计[D]. 张娜曼.电子科技大学 2015
[4]径向线/共口径圆极化平板天线的分析与设计[D]. 张银.电子科技大学 2013
[5]径向线微带阵列天线的研究[D]. 田富贵.西安电子科技大学 2010
[6]毫米波径向线缝隙天线馈源结构分析[D]. 王健.东南大学 2005
[7]毫米波径向线缝隙天线分析[D]. 汪怿晖.东南大学 2005
本文编号：3472221
【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】：
4元微带天线阵列[2]
?疚?豢?6元双圆极化微带阵列[3]。天线阵列由双馈线性极化单元组成，通过两层馈电网络和3dB耦合器馈电，天线实现良好的双圆极化性能。该天线在中心频率，对于左旋圆极化辐射(LHCP)和右旋圆极化辐射(RHCP)，交叉极化均大于25dB，增益大于18.8dB。这种设计避免了旋转馈电对双圆极化设计的限制，但复杂的微带馈线排布依旧是大型化阵列的阻碍。各类的圆极化和双圆极化的微带阵列天线或单元[4]被设计和提出，但都无法避免馈电复杂性和双极化设计的问题，因此双圆极化微带阵列的研究和实现较少。图1-164元微带天线阵列[2]图1-216元双圆极化微带天线阵[3]就缝隙式平板天线而言，最先出现的是波导缝隙天线。自波导缝隙天线出现以来，不断有学者提出各类的圆极化波导辐射缝隙单元，如“T”型缝隙[7]、“X”型缝隙[8]、“U”型缝隙[9]等。GiorgioMontisci与MichelaMusa提出了八字形缝隙作为辐射单元[10][11]，如图1-3所示，文中将八字缝隙组成缝隙阵，获得良好的圆极化特性。基于八字缝隙，学者利用两端馈电的形式设计出了一款双圆极化波导缝隙天
第一章绪论3线[12]，如图1-4所示，但这种设计并没有加工和实现。随后，有学者不断提出新型缝隙，如窄边X型与V型组合缝隙[13]、多缝隙组合[14]、十字与斜缝组合缝隙[15]等，但双圆极化的波导缝隙天线较少有人研究，且传统的波导缝隙天线采用矩形波导作为主要实现形式，具有质量重、成本高、不易集成等缺点，使得波导缝隙天线的发展和应用受到限制。图1-3“八”字缝隙[10]图1-4两端馈电双圆极化波导缝隙阵[12]介质集成波导的概念于2001年，被K.Wu与D.Deslands[16]首次提出。自提出后，SIW的研究和应用逐渐成为热点。SIW的传输特性非常接近矩形波导，因此SIW保留了常规矩形波导的大部分优点。同时SIW可以使用常规印刷电路板工艺制造，因此它具有额外的优点，如低成本，低剖面，易于制造以及易于与其他平面电路集成。由于以上优点，基于SIW设计的圆极化缝隙天线在近年来逐步发展。2008年，东南大学的陈志君提出了一种基于基片集成波导（SIW）的圆极化缝隙阵列天线的新方法[17]，如图1-5，该设计在SIW顶部腐蚀缝隙，利用±45°线极化缝隙作为阵元，通过左右对称阵面实现圆极化辐射。最终设计实现出8×16的面阵，在11GHz，该天线有9%的轴比带宽。2009年，一个匹配的双八字缝辐射单元被提出[18]，如图1-6，该辐射缝隙能有效改善SIW上八字缝隙较差的反射系数，并能获得较好的轴比。文中设计实现出16元线阵，该天线在中心频率16GHz的效率达到93%。2011年，学者提出了一种新型的4槽圆极化辐射单元[19]，如图1-7所示，该辐射缝隙能减少SIW内部的反射，设计实现24×39的面阵，在36.7GHz获得28.6dBi的右旋圆极化增益，天线效率为79％，该新型缝隙能作为双圆极化的辐射单元。2015年，学者提出一种小型带槽阵列[20]，通过馈电层、缝隙?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基片集成波导双圆极化天线的设计与实现[J]. 张建国,钱祖平,关东方. 军事通信技术. 2016(01)
[2]基于径向线天线的双圆极化天线设计[J]. 张明芳,张光生. 通信对抗. 2013 (01)
[3]波导缝隙天线的EBG的应用[J]. 张运启,栗曦,杨林. 微波学报. 2010(S1)
博士论文
[1]介质覆盖基片集成波导缝隙天线研究[D]. 金祖升.国防科学技术大学 2013
[2]基片集成波导技术的研究[D]. 郝张成.东南大学 2006
硕士论文
[1]高增益双频双极化平面天线的研究[D]. 孙佳敏.电子科技大学 2017
[2]两端馈电的双圆极化波导缝隙天线阵列[D]. 马世娟.电子科技大学 2016
[3]共形径向线缝隙天线的研究与设计[D]. 张娜曼.电子科技大学 2015
[4]径向线/共口径圆极化平板天线的分析与设计[D]. 张银.电子科技大学 2013
[5]径向线微带阵列天线的研究[D]. 田富贵.西安电子科技大学 2010
[6]毫米波径向线缝隙天线馈源结构分析[D]. 王健.东南大学 2005
[7]毫米波径向线缝隙天线分析[D]. 汪怿晖.东南大学 2005
本文编号：3472221
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