【摘要】：寬帶陣列天線在現(xiàn)今的通信和傳感系統(tǒng)中扮演著愈來愈不可或缺的角色。先進(jìn)雷達(dá)技術(shù)、軟件定義無線電技術(shù)、跳擴(kuò)頻等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也對天線陣列的帶寬性能提出了更高的要求;同時,陣列天線作為雷達(dá)系統(tǒng)的重要組成部分,其低剖面、低成本的特性也會在實際應(yīng)用中成為非常重要的發(fā)展方向。傳統(tǒng)的陣列天線多采用貼片天線單元組陣的方式或者使用Vivaldi天線組成陣列天線以實現(xiàn)超寬帶的特性,但是這兩者往往不能兼顧超寬帶和低剖面的需求。由此,本文針對傳統(tǒng)陣列天線的設(shè)計局限性,對緊耦合陣列天線進(jìn)行了一些研究工作。通過利用陣元之間的耦合,緊耦合天線可以在保持較小剖面的情況下實現(xiàn)超寬帶的特性。本文首先介紹了寬帶陣列天線的研究意義以及發(fā)展現(xiàn)狀,分析了寬帶陣列的常用形式以及局限性,從而衍生出了緊耦合陣列天線的研究意義和研究現(xiàn)狀。之后對于寬帶陣列天線的基本理論進(jìn)行了學(xué)習(xí),并且對緊耦合偶極子單元的阻抗以及匹配理論進(jìn)行了分析和討論。在此基礎(chǔ)上本文通過分析不同緊耦合單元結(jié)構(gòu)的阻抗以及輻射特性,設(shè)計了一種基于緊耦合結(jié)構(gòu)的方形平面偶極子陣列單元,饋電采用漸變線巴倫,通過加載電阻型頻率選擇表面(RFSS)工作帶寬可以覆蓋2GHz~20GHz。通過對8×8有限陣列的仿真、加工和測試,驗證了該陣列的超寬帶性能良好,同時掃描角度可以達(dá)到±60°。最后,設(shè)計了一款小型化的線極化緊耦合單元,采用同軸差分饋電,通過控制饋電相位實現(xiàn)從雙線極化到圓極化的極化可重構(gòu),并通過控制電阻型頻率選擇表面的位置實現(xiàn)頻率可重構(gòu),使得天線雙線極化以及圓極化的可重構(gòu)工作頻帶在2GHz~25GHz,頻率可重構(gòu)的帶寬在14.95GHz~32.44GHz,通過仿真得到較為理想的結(jié)果驗證了這一設(shè)想的可行性。
【圖文】：

在實際的工程應(yīng)用當(dāng)中，我們通常認(rèn)為軸比 AR 在 3 以內(nèi)就是比較滿足極化天線。而旋向則是根據(jù)La 和Ra 的相對大小來決定。當(dāng)L Ra a 時，（左旋）橢圓極化；當(dāng)L Ra a 時， 表示線極化；當(dāng)L Ra a 時， 表示旋）橢圓極化。通過以上對平面波極化特性的分析，我們已經(jīng)認(rèn)識到作為電磁波發(fā)射和接收線同樣具有極化特性。既然軸比是判斷圓極化的標(biāo)準(zhǔn)，，所以我們一般形容一圓極化性能時就會考慮它的軸比帶寬，也就是通過分析它正常輻射時軸比作頻段來評判。緊耦合偶極子天線單元的基本原理2.2.1 緊耦合偶極子單元的輸入阻抗分析仿真實驗中常用的兩種偶極子單元的尺寸如下圖所示。在理想情況下，圖 元，天線在 E 面和 H 面的空間維度的比值為 1，即 1E Hd d 。圖 2 是矩形在 E 面和 H 面的空間維度的比值為1 2 ，即 1 2E Hd d 。

對于圖 2 同樣空間尺寸的波阻抗減半為 188Ω，約等于 極子的兩個臂上的阻抗就接近于 100Ω。通過對偶極子尺的端口阻抗也隨之由 200Ω 變?yōu)?100Ω，減小了一半。一Ω，這意味著 50Ω 輸入阻抗的巴倫從需要匹配到 200Ω 的輸整體降低了巴倫的匹配難度，增加了提高帶寬的可能性，味著有較小的尺寸，天線更有可能獲得較低的剖面。所以的阻抗變化后，可以更加方便我們在實際仿真中根據(jù)需求極子單元的匹配分析節(jié)關(guān)于偶極子的饋電端口阻抗的分析，我們可以基本得知巴倫需要完成一個 50Ω～200Ω 的阻抗匹配或者是 50Ω～1哪種阻抗匹配都會涉及到偶極子單元本身以及地板等的影射單元在緊耦合的情況下的阻抗匹配原理。偶極子單元的
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN820

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2587693