本文關(guān)鍵詞：一種低剖面寬頻帶相控陣天線的研究

  更多相關(guān)文章： 相控陣天線 低剖面 寬頻帶 螺旋天線 加載 緊湊型功分器

【摘要】：常規(guī)陣列天線只能輻射定向波束,但在饋電網(wǎng)絡(luò)部分加上一些移相器等電掃描器件后,就可以實(shí)現(xiàn)輻射波束的空間掃描,這樣的天線稱為相控陣天線。相控陣技術(shù)現(xiàn)在有非常多的應(yīng)用領(lǐng)域,比如在雷達(dá)、射電天文、天氣預(yù)報(bào)、空中交通管制、電臺廣播、移動無線通信等領(lǐng)域已經(jīng)有著非常多的應(yīng)用實(shí)例,尤其隨著4G的廣泛部署、5G的積極研究,相控陣技術(shù)會在無線移動通信領(lǐng)域有更大的市場發(fā)展空間�，F(xiàn)在很多相控陣天線都需要低輪廓、寬頻帶特性。因此,面對相控陣天線的小型化和寬頻帶等需求,應(yīng)該有新的研究方法與設(shè)計(jì)思路。本論文研究并設(shè)計(jì)了一種低剖面寬頻帶相控陣天線,主要工作包括:1.研究并設(shè)計(jì)了一種新型低剖面平面單臂螺旋天線,通過在螺旋臂背部加載金屬圓盤調(diào)節(jié)天線的輸入阻抗,可以使天線高度降低到0.119λ_0(傳統(tǒng)平面單臂螺旋天線高度的一半左右)時(shí),所設(shè)計(jì)的新型低剖面天線在寬頻帶內(nèi)具有非常好的工作性能。實(shí)測結(jié)果表明,天線的電壓駐波比小于1.45(相對帶寬11%),有很好的阻抗匹配特性,且天線在高、低頻點(diǎn)的增益大于7dBic,滿足對天線單元的指標(biāo)要求。2.用新型低剖面平面單臂螺旋天線作為天線單元進(jìn)行了24元流線型陣列布局,減小了載體運(yùn)動時(shí)的風(fēng)阻。通過在陣列天線的反射板上開孔,將所有天線單元的饋電同軸線的外導(dǎo)體分開,使天線單元、反射板、同軸線之間不構(gòu)成電流回路,從而降低了單元之間的互耦。陣列天線波束掃描結(jié)果表明,波束掃描到天頂方向時(shí),最大增益在高、低頻分別為19.3dBic、18.8dBic,交叉極化比在25d B以上,其軸比優(yōu)于3d B;在要求的波束掃描角域范圍內(nèi)(0°≤φ≤360°,θ≤65°),流線型陣列天線的增益在高、低頻點(diǎn)均大于11.5d Bic。3.設(shè)計(jì)了一個(gè)一分二十四的緊湊型微帶功分器對24個(gè)天線單元進(jìn)行饋電。通過提出一種具有空間旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的環(huán)形功分器,使得整個(gè)功分器的結(jié)構(gòu)非常緊湊。同時(shí)由于采用了微帶線形式,也使得整個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)的剖面特別低。測試結(jié)果表明,在工作頻帶內(nèi),所設(shè)計(jì)的緊湊型微帶功分器有很好的傳輸性能,總輸入端口的反射系數(shù)在-22d B以下,傳輸損耗在高、低頻分別小于0.5d B、0.3d B;傳輸一致性較好,24條支路輸出信號的幅度最大相差0.4d B,相位最大相差4°;任意兩條支路之間的隔離度都在20d B以上。4.對設(shè)計(jì)的24元流線型陣列天線、緊湊型微帶功分器進(jìn)行了實(shí)物加工并與選購的移相器進(jìn)行了系統(tǒng)組裝與測試。測試結(jié)果表明,本論文設(shè)計(jì)的相控陣天線總端口的電壓駐波比滿足指標(biāo)要求,在整個(gè)頻帶內(nèi)小于1.6;波束掃描到天頂方向時(shí)高、低頻增益分別為17.3d Bic、17d Bic,大于16d Bic,輻射特性也滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求,在要求的整個(gè)掃描角域范圍(方位角0°≤φ≤360°、俯仰角θ≤65°)內(nèi)高、低頻增益均大于9d Bic。
【關(guān)鍵詞】：相控陣天線 低剖面 寬頻帶 螺旋天線 加載 緊湊型功分器
【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】：2015
【分類號】：TN821.8
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符號對照表12-13
• 縮略語對照表13-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 選題的背景與意義16-17
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀17-23
• 1.2.1 低剖面天線及低剖面相控陣天線研究現(xiàn)狀17-21
• 1.2.2 寬頻帶天線及寬頻帶相控陣天線研究現(xiàn)狀21-23
• 1.3 論文的主要內(nèi)容和主要工作23-24
• 第二章 基本理論24-34
• 2.1 陣列天線基本理論24-31
• 2.1.1 陣列天線綜述24-25
• 2.1.2 電磁波的干涉與疊加原理25-27
• 2.1.3 陣列天線方向圖乘積原理27-29
• 2.1.4 直線陣列及其輻射特性分析29-30
• 2.1.5 平面矩形陣列及其輻射特性分析30-31
• 2.2 相控陣天線原理31-34
• 第三章 低剖面寬頻帶相控陣天線方案的設(shè)計(jì)34-58
• 3.1 相控陣天線方案設(shè)計(jì)34-35
• 3.1.1 整體方案34
• 3.1.2 相控陣天線設(shè)計(jì)指標(biāo)34-35
• 3.1.3 天線單元部分35
• 3.1.4 饋電網(wǎng)絡(luò)部分35
• 3.2 低剖面寬頻帶天線單元的設(shè)計(jì)35-39
• 3.2.1 新型低剖面平面單臂螺旋天線的設(shè)計(jì)35-37
• 3.2.2 新型低剖面平面單臂螺旋天線的組裝與測試37-39
• 3.3 低剖面寬頻帶流線型陣列天線的設(shè)計(jì)39-49
• 3.3.1 低剖面寬頻帶流線型陣列天線的布局40-41
• 3.3.2 低剖面寬頻帶流線型陣列天線的波束掃描情況41-49
• 3.4 饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)49-58
• 3.4.1 緊湊型微帶功分器的設(shè)計(jì)49-57
• 3.4.2 移相器的選擇57-58
• 第四章 低剖面寬頻帶相控陣天線的組裝與測試58-72
• 4.1 相控陣天線的組裝58-59
• 4.2 饋電通道的測試59-63
• 4.2.1 饋電網(wǎng)絡(luò)總端口電壓駐波比的測試59
• 4.2.2 饋電通道的測試59-63
• 4.3 相控陣天線的測試63-72
• 4.3.1 相控陣天線電壓駐波比的測試63
• 4.3.2 相控陣天線波束掃描的測試63-72
• 第五章 結(jié)束語72-74
• 5.1 論文研究成果72
• 5.2 需要進(jìn)一步研究的問題72-74
• 參考文獻(xiàn)74-76
• 致謝76-78
• 作者簡介78-80

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