【摘要】：數(shù)字可重構反射陣天線是通過加載半導體器件把數(shù)字控制電路與可重構反射陣天線相結合起來,可以在不改變天線外部物理結構的情況下,僅僅改變數(shù)字控制電路輸出的電路信號即可實現(xiàn)反射陣主波束的自適應變換。這種波束掃描、波束捷變的特性可以使其在無線通信領域及雷達成像領域中有非常廣泛的應用前景。本文圍繞數(shù)字可重構反射陣天線,研究了其反射單元設計與驗證方法,并重點分析了反射陣列天線的遠場輻射問題的工作原理。本文的主要工作如下:第一章介紹了數(shù)字可重構反射陣天線的研究背景及意義,并簡單敘述了反射陣天線的發(fā)展歷史。根據常用的可重構技術對可重構反射陣天線的發(fā)展現(xiàn)狀進行了重點描述,為本文的數(shù)字式的可重構反射陣天線設計提供更多指導思路。第二章對微帶反射陣基本工作原理、反射單元所需的補償相位的求解方法以及常見的補償相位實現(xiàn)方法進行了詳細的描述。然后,對數(shù)字式的可重構反射陣的單元相位數(shù)字量化分析方法進行了解釋說明。最后,介紹了三種常用的反射陣單元的仿真方法。這些內容為可重構反射陣天線設計奠定了堅實的理論基礎。第三章根據縫隙耦合天線的工作原理,通過加載PIN二極管,設計并提出了一款1-bit縫隙耦合可重構反射陣天線。首先,分析了縫隙耦合反射單元的工作原理,并根據其原理與加載PIN二極管的反射陣單元設計方法結合提出了一種較為簡單的單元設計思路;然后,提出了通過控制PIN二極管不同狀態(tài),其相位差為180°的可重構反射單元;另外,根據所設計的反射單元,設計了一款工作于X波段的10×10共100個反射單元的1-bit數(shù)字化可重構反射陣天線,仿真結果證明了所提的天線可以實現(xiàn)主波束的自適應掃描,掃描角度可達到50°。最后,對可重構反射陣天線在掃除基站盲區(qū)和微波孔徑成像方面的應用進行了簡單的敘述,為可重構反射陣天線的實際工程應用提供思路。第四章在前面研究的基礎上,通過加載了損耗更小以及價格更低廉的PIN二極管,設計了一款平面微帶1-bit可重構反射陣天線。首先,結合HFSS軟件仿真與ADS軟件仿真,提出了一種可以快速設計并可準確驗證的可重構反射單元的設計方法,并使用此方法設計了一款工作于4.75GHz的1-bit數(shù)字可重構反射單元。然后,利用此反射單元進行12×12陣列的綜合仿真以及整體陣列的加工;與此同時,為了能同時控制144路電路信號,設計并加工了硬件數(shù)字電路控制板,可控制天線板上每個反射單元的PIN二極管的工作狀態(tài),并且可以通過LED燈陣檢查線路錯誤,保證PIN的正常工作。仿真與實測結果顯示反射陣天線可在4.75GHz頻率下,實現(xiàn)二維方向上的主波束自適應掃描,掃描角度可達50°,實驗測試證實了天線的波束掃描能力。最后,設計了一款工作于6.2GHz的2-bit可重構反射單元,為后面多比特反射陣設計奠定基礎。
【圖文】：

[2]。圖1.1 最早的波導反射陣[2]20 世紀 80 年代，Malagisi 教授首次將 PCB 技術與反射陣天線設計結合起來，提出了一種微帶單元組成的圓極化反射陣天線，這標志著微帶反射陣天線的誕生[3]。反射陣單元通過印刷技術將四臂螺旋印刷于介質板上，然后加載上變容二極管，通過偏置電路控制變容二極管的工作狀態(tài)，從而改變反射單元的諧振情況，最終產生不同的反射相位。微帶貼片的結構具有的很多優(yōu)點，如低剖面、重量輕以及成本低等。真是這次微帶印刷技術的引入，在進程上大大促進了反射陣天線的研究與探索。反射陣的單元結構如圖 1.2 所示。同年

第一章 緒論3圖1.2 四壁螺旋圓極化反射陣[3]在 80 年代末 90 年代初，為了減小天線的尺寸和體積，大量的微帶反射陣天線被研究并提出，逐漸成為了天線研究的一大熱點。John Huang 教授在 1991 年基于經典的陣列理論，，通過提出的微帶貼片上加相位延遲線結構的反射單元，對微帶反射陣天線進行討論與分析，最終總結出完整的反射陣理論，并且提出了反射陣天線設計所需的輻射電場計算公式[15]�；� Huang 教授提出的微帶反射陣天線設計理論，大量的研究成果被先后提出來，使得反射陣天線的設計與研究十分火熱[6-10]。由于微帶天線具有窄帶的特性，早先提出的反射陣天線一般帶寬都比較窄。然而，天線的帶寬對其應用有著很重要的影響
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN820

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 榮厚;;矩陣天線的安裝和調試[J];電視技術;1988年09期

2 榮厚;;矩陣天線的安裝和調試[J];電工技術;1989年04期

3 趙連貴;同一平面縫陣天線實現(xiàn)寬窄兩種波束的方法和饋電網絡[J];電子科學學刊;1989年01期

4 Charles K.Watson ;Kenneth Ringer;楊士毅;高文斗;;機載單脈沖裂縫陣天線饋電網絡的設計[J];現(xiàn)代雷達;1989年01期

5 樊文生;;一種串饋微帶全向陣天線的仿真研究[J];艦船電子工程;2015年07期

6 白燕;;大口徑縫陣天線結構設計[J];甘肅科技;2014年18期

7 潘點飛;程乃平;郝建華;;全空域多面陣天線性能分析與遮擋判決[J];微波學報;2014年03期

8 楊恩耀,王靖飛,宋茂盛;四環(huán)陣天線的分析及其方向圖賦形設計[J];桂林電子工業(yè)學院學報;2001年01期

9 R.N.約翰尼;呂生祥;;具有復阻抗終端的縫陣天線及其制造方法[J];國外艦船技術.雷達與對抗;1985年05期

10 鄭奎松;吳昌英;萬國賓;韋高;;復合左右手技術的二元陣天線的計算及測量[J];物理學報;2011年05期

相關會議論文 前10條

1 屈世偉;吳耿波;;反射陣天線設計[A];2017年全國天線年會論文集（上冊）[C];2017年

2 李永久;李龍;梁昌洪;;新型寬帶微帶反射陣天線[A];2013年全國微波毫米波會議論文集[C];2013年

3 張敏;王紅麗;孫佳偉;;賦形波束平板縫隙陣天線設計平臺[A];2007年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2007年

4 繆志華;史小衛(wèi);李文濤;;基于分形的反射陣天線單元性能研究[A];2009年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2009年

5 陳律威;葛悅禾;;一種新型寬帶超薄平面透射陣天線的設計[A];2017年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2017年

6 陳潔;趙捷;程強;;基于反射陣天線理論的隨機表面[A];2013年全國微波毫米波會議論文集[C];2013年

7 竇智童;楊峰;歐陽駿;聶在平;周海京;;寬帶雙頻微帶平板反射陣天線的研究[A];2009年全國天線年會論文集（下）[C];2009年

8 薛潤東;陳蕾;岳昊;楊曜州;;一種新型單元結構的透射陣天線[A];2018年全國微波毫米波會議論文集(下冊)[C];2018年

9 李秀梅;孫佳偉;何海丹;劉熠志;張敏;;柱面共形裂縫陣天線的設計與仿真[A];2007年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2007年

10 鄭琦;郭陳江;陶波;丁君;;一種雙層雙頻寬帶雙線極化反射陣天線設計[A];2017年全國天線年會論文集（上冊）[C];2017年

相關博士學位論文 前6條

1 易歡;基于周期結構的毫米波/太赫茲透射與反射器件[D];電子科技大學;2018年

2 田超;新型平面反射陣及傳輸陣天線研究[D];西安電子科技大學;2018年

3 王泉;寬/雙頻和變極化反射陣天線的關鍵技術研究[D];電子科技大學;2016年

4 薛飛;寬帶雙頻微帶反射陣及寬帶透射陣天線研究[D];中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心);2017年

5 江梅;毫米波平面反射陣與透鏡天線的研究[D];東南大學;2015年

6 汪有偉;薄膜平面陣天線的結構設計與分析[D];浙江大學;2009年

相關碩士學位論文 前10條

1 姚家瑋;太赫茲反射陣天線研究[D];中國航天科技集團公司第一研究院;2018年

2 薛煒民;數(shù)字可重構反射陣天線研究[D];西安電子科技大學;2018年

3 吳耿波;微帶平面反射陣列天線關鍵技術研究與應用[D];電子科技大學;2018年

4 劉肖肖;可重構平面反射陣天線研究[D];西安電子科技大學;2015年

5 吳凡;電掃描反射陣天線分析與設計[D];北京交通大學;2015年

6 雷星宇;毫米波軌道角動量反射陣天線的研究[D];電子科技大學;2017年

7 夏曉岳;毫米波反射陣與傳輸陣天線研究[D];東南大學;2016年

8 吳偉偉;基于新型單元的寬頻帶反射陣天線研究[D];電子科技大學;2015年

9 陳受;新型唯金屬反射陣天線的研究與設計[D];北京交通大學;2016年

10 丁元旭;基于新型人工電磁材料的發(fā)射率可控表面與反射陣天線的設計[D];東南大學;2015年

本文編號：2633766