宽带多极化平面反射阵天线研究

发布时间：2017-06-15 11:12

  本文关键词：宽带多极化平面反射阵天线研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微带反射阵天线结合了传统的抛物面反射器天线和微带阵列天线的优势,因具有空间馈电方式和大量微带单元组阵形式的结构特点,具备高增益、体积小、重量轻和易于与有源电路集成等优势,在现代天线领域,微带反射阵天线备受关注。随着该天线研究的不断深入,研究理论和设计方法使天线性能得到明显提高。然而,传统的微带反射阵天线设计极化方式单一,是阻碍微带反射阵天线应用、发展的重要因素。本文主要研究了反射阵天线多极化变换的设计方法,采用堆叠双振子结构单元简化反射阵天线设计流程,并扩展了单元相移带宽。本文基于上述堆叠振子单元设计了宽带、多极化变换微带反射阵天线,该天线具有水平、垂直线极化和左、右旋圆极化多极化变换性能。本文首次系统的阐述了应用一个馈源和一个平面反射阵实现高增益波束极化可重构的方法,并首次用仿真和实验加以验证。首先,创新性地提出并设计实现了一款简单的结构和新颖阵元分布的多极化反射阵天线。该天线由一个线极化标准增益喇叭和一个反射平面组成,通过合理地调整馈源与阵面的位置,使天线具有水平、垂直线极化(H-Pol、V-Pol)和线-左旋圆极化(LP-LHCP)、线-右旋圆极化(LP-RHCP)变换的特性,实现了天线的多极化变换。该多极化变换可以通过固定反射平面旋转线极化馈源得到,也可以通过固定线极化馈源而旋转反射平面来实现。实测结果显示,该天线在线极化和圆极化条件下,3dB增益带宽分别达到16.7%(H-Pol)、10.3%(V-Pol)和14.1%(LP-LHCP)、11.6%(LP-RHCP)。其中圆极化3dB轴比带宽达到16.3%(LP-LHCP)和16.8%(LP-RHCP)。根据上述堆叠振子单元结构,本文又提出了一种新颖的扩展菲涅尔区平面反射天线(Fresnel zone plate reflector,FZPR)带宽的设计方法,通过合理地缩减单元结构尺寸,在不增加相位修正精度的前提下,优化设计了四分之一波长相位修正反射天线,可以增加菲涅尔区平面反射天线的增益带宽。设计实例工作在K波段,实测结果显示,该天线3dB增益带宽达到24.9%,峰值增益最高32.1dBi,最高口径效率达到58.6%。
【关键词】：微带反射阵 多极化变换 宽带 菲涅尔区平面天线 相位修正
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景与研究意义9-10
• 1.2 微带反射阵天线研究的现状10-13
• 1.2.1 多极化变换微带反射阵天线发展进程10-12
• 1.2.2 菲涅尔区平面天线的发展及研究现状12-13
• 1.3 本文的研究内容与结构安排13-15
• 第2章 微带反射阵天线的原理与设计15-33
• 2.1 微带反射阵天线系统设计15-17
• 2.2 单元反射相位曲线和相位补偿方法17-21
• 2.2.1 单元反射相移曲线18
• 2.2.2 调节枝节长度18-19
• 2.2.3 旋转单元角度19-20
• 2.2.4 调节单元尺寸20-21
• 2.3 反射阵天线带宽与宽带技术21-30
• 2.3.1 反射阵天线带宽影响因素21-24
• 2.3.2 反射阵天线宽带技术24-30
• 2.4 影响口径效率的因素与分析30-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第3章 多极化变换反射阵列天线的设计33-59
• 3.1 平面电磁波极化特性33-37
• 3.2 极化变换基本原理与优化设计37-46
• 3.2.1 线 圆极化变换的基本原理38-40
• 3.2.2 多极化变换优化设计40-41
• 3.2.3 宽带单元设计与分析41-46
• 3.3 宽带多极化变换反射阵列天线设计与实现46-56
• 3.3.1 馈源选择与设计46-49
• 3.3.2 阵面单元相位分布设计49
• 3.3.3 反射阵天线的实现49-53
• 3.3.4 反射阵天线加工及测试53-56
• 3.4 本章小结56-59
• 第4章 菲涅尔区平面反射天线设计59-75
• 4.1 菲涅尔区平面反射天线原理59-61
• 4.2 菲涅尔区平面天线61-64
• 4.2.1 相位修正单元设计61
• 4.2.2 菲涅尔区平面相位修正方式61-62
• 4.2.3 菲涅尔区平面设计62-64
• 4.3 宽带菲涅尔区平面反射天线优化设计与实现64-73
• 4.3.1 相位修正单元优化64-66
• 4.3.2 菲涅尔区平面优化设计66-68
• 4.3.3 宽带菲涅尔区平面天线加工及测试68-73
• 4.4 本章小结73-75
• 第5章 结论与展望75-77
• 5.1 研究主要内容75-76
• 5.2 不足与展望76-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-83
• 个人简历、在学期间研究成果及发表的学术论文83-84

  本文关键词：宽带多极化平面反射阵天线研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：452313