本文關(guān)鍵詞：可重構(gòu)平面反射陣天線研究

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【摘要】：平面微帶反射陣天線結(jié)合了傳統(tǒng)拋物面天線和相控陣天線的部分優(yōu)勢,具有體積小、成本低、易集成、高增益、能實(shí)現(xiàn)精確波束指向的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在衛(wèi)星通信中。但是傳統(tǒng)的反射陣結(jié)構(gòu)一旦確定,主波束指向也就固定了。可重構(gòu)平面反射陣天線通過在傳統(tǒng)微帶反射陣天線上引入了電可調(diào)器件,使得反射陣天線在不改變反射陣陣列結(jié)構(gòu)的前提下,就可實(shí)現(xiàn)反射陣天線的主波束在一定范圍內(nèi)的精確波束掃描,這使得可重構(gòu)微帶反射陣天線在雷達(dá)和長距離通信系統(tǒng)中有著廣闊的發(fā)展前景。本文首先回顧了一下微帶反射陣天線的發(fā)展背景,然后重點(diǎn)介紹了可重構(gòu)微帶反射陣的研究背景和研究現(xiàn)狀,并且就反射陣的設(shè)計(jì)原理和方法給出了詳細(xì)的介紹和總結(jié),這為本文后續(xù)內(nèi)容的開展奠定了一個扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。本文基于雙開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu),提出一種頻率可重構(gòu)反射陣單元的設(shè)計(jì),通過改變開口環(huán)上PIN管的通斷狀態(tài),可實(shí)現(xiàn)4.6GHz和5.8GHz的頻率可調(diào)特性,且在兩種狀態(tài)下,利用上面單元構(gòu)成的15?15共225個反射陣陣元,通過調(diào)控反射陣單元上加載的電容值,在不改變反射陣的結(jié)構(gòu)前提下均可以實(shí)現(xiàn)二維方向上的波束掃描,掃描角度可達(dá)60°;接著又在此基礎(chǔ)上,改變雙開口諧振環(huán)的開口位置,提出一種雙頻雙極化的反射陣天線設(shè)計(jì),在兩種正交極化模式下反射陣單元的工作頻率不同,工作頻率分別為4.2GHz和6.5GHz,且含225個單元的反射陣天線通過調(diào)控反射陣單元上的變?nèi)荻䴓O管電容值,在兩種正交極化模式下,均可以實(shí)現(xiàn)二維方向上的波束連續(xù)?60掃描。最后用固定電容替代變?nèi)荻䴓O管,對雙頻雙極化反射陣進(jìn)行了其中一個掃描角度的實(shí)驗(yàn)加工測試,測試結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合,驗(yàn)證了反射陣設(shè)計(jì)的有效性。另外,本文提出了一種加載變?nèi)荻䴓O管的1-bit數(shù)字可重構(gòu)反射陣天線設(shè)計(jì),這種數(shù)字化的思想將反射陣單元需要的補(bǔ)償相位量化成兩種相差180°的相位,只需要反射陣單元有180°相移范圍即可,大大降低了反射陣單元對反射相移的需求,大大降低了可重構(gòu)反射陣天線設(shè)計(jì)的難度,同時提高了反射陣的工作帶寬。設(shè)計(jì)的20?20規(guī)模的反射陣天線在3.5GHz工作頻率時,通過調(diào)控反射陣單元上加載的電容值,可實(shí)現(xiàn)二維方向上的波束掃描,波束可在?60進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。同樣地,采用固定電容,對其中一個掃描角度的反射陣進(jìn)行加工測試,測試結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好,同樣驗(yàn)證了數(shù)字化可重構(gòu)反射陣設(shè)計(jì)的有效性。本文還提出了考慮變?nèi)荻䴓O管實(shí)際偏置電路的傳統(tǒng)可重構(gòu)反射陣天線設(shè)計(jì)。前面提出的可重構(gòu)反射陣上的變?nèi)荻䴓O管用固定電容替代,本文后面考慮實(shí)際偏置,研究實(shí)際偏置電路的加載對反射陣天線的影響,提出了實(shí)際加載偏置電路的可重構(gòu)反射陣天線設(shè)計(jì),9?7規(guī)模的傳統(tǒng)可重構(gòu)反射陣天線在二維方向上也能實(shí)現(xiàn)精確靈活的波束掃描。本文提出的可重構(gòu)平面反射陣天線由于無需改變反射陣天線的結(jié)構(gòu),只需通過外加偏壓的調(diào)控,即可實(shí)現(xiàn)天線的主波束方向的精確自適應(yīng)快速連續(xù)掃描,這在雷達(dá)、長距離通信等無線通信系統(tǒng)中有著極大的發(fā)展?jié)摿Α?br/> 【關(guān)鍵詞】：平面微帶反射陣天線 可重構(gòu) 變?nèi)荻䴓O管 數(shù)字化 波束掃描
【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】：TN820
【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16-26
• 1.1 研究背景及意義16-17
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-23
• 1.3 論文的主要研究工作及內(nèi)容安排23-26
• 第二章 平面反射陣基本理論26-36
• 2.1 引言26
• 2.2 微帶平面反射陣天線26-27
• 2.3 微帶平面反射陣天線工作原理27-28
• 2.4 微帶平面反射陣單元的相位補(bǔ)償28-33
• 2.4.1 反射陣單元補(bǔ)償相位的計(jì)算28-30
• 2.4.2 常用單元的相位補(bǔ)償方式30-32
• 2.4.3 微帶平面反射陣單元的分析32-33
• 2.5 微帶平面反射陣中的可重構(gòu)技術(shù)33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-36
• 第三章 傳統(tǒng)微帶可重構(gòu)反射陣設(shè)計(jì)36-52
• 3.1 引言36
• 3.2 頻率可重構(gòu)反射陣研究36-43
• 3.2.1 反射陣單元的分析36-39
• 3.2.2 頻率可重構(gòu)反射陣陣列的設(shè)計(jì)39-43
• 3.3 雙頻雙極化可重構(gòu)反射陣研究43-49
• 3.3.1 雙極化雙頻可重構(gòu)反射陣單元設(shè)計(jì)43-45
• 3.3.2 雙頻雙極化可重構(gòu)反射陣陣列設(shè)計(jì)45-49
• 3.4 實(shí)驗(yàn)測試49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第四章 數(shù)字可重構(gòu)反射陣天線設(shè)計(jì)52-64
• 4.1 引言52
• 4.2 數(shù)字可重構(gòu)反射陣單元設(shè)計(jì)52-54
• 4.3 數(shù)字可重構(gòu)反射陣陣列設(shè)計(jì)54-61
• 4.4 實(shí)驗(yàn)測試61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第五章 考慮實(shí)際偏置的傳統(tǒng)可重構(gòu)反射陣設(shè)計(jì)64-74
• 5.1 引言64
• 5.2 加載實(shí)際偏置的頻率可重構(gòu)反射陣研究64-69
• 5.3 加載實(shí)際偏置的雙頻雙極化可重構(gòu)反射陣研究69-72
• 5.4 加載偏置的可重構(gòu)反射陣加工PCB版圖72-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)和展望74-76
• 6.1 工作總結(jié)74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 致謝82-84
• 作者簡介84-85

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