本文選題：雙極化天線 + 磁-電偶極子天線　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學》2017年博士論文

【摘要】：隨著無線通信技術的發(fā)展,雙極化天線由于在抗多徑衰落,擴展信道容量等方面的優(yōu)良性能,而被日益廣泛的應用在移動通信、導航、雷達、遙感遙測等各種軍用和民用系統(tǒng)中。針對不同的應用背景,具有高阻抗帶寬、高增益、低交叉極化、高端口隔離度等特性的雙極化天線被陸續(xù)研發(fā)。其中多數(shù)天線性能優(yōu)良,但天線兩端口的極化在空間上的正交特性卻很少被關注。以正交極化分集天線為研究內(nèi)容,論文主要開展了以下工作:(1)以交叉電偶極子為輻射單元,設計一款分層結(jié)構(gòu)直振子雙極化天線。為處于上層的電偶極子引入不規(guī)則結(jié)構(gòu)反射板以抑制其交叉極化電平。為減小電偶極子的縱向尺寸,將直振子優(yōu)化為彎折線結(jié)構(gòu),提出一款彎振子雙極化天線,并比較兩種方案下天線的交叉極化、端口隔離度及電偶極子的縱向尺寸。(2)以磁偶極子為輻射單元,設計一款L探針耦合饋電分層結(jié)構(gòu)雙極化天線。對輻射貼片進行開槽,并在天線的上層附加反射板,以提高該款雙極化天線的阻抗帶寬。此外,為獲得高阻抗帶寬,采用跳線技術,提出一款雙極化對數(shù)周期偶極子天線。對該款雙極化天線中最長的偶極子引入彎折線結(jié)構(gòu),以縮減天線尺寸。(3)為滿足寬角度掃描雙極化相控陣雷達系統(tǒng)對天線性能的要求,提出基于磁-電偶極子實現(xiàn)在整個空間上極化正交的分集方法。以電偶極子-貼片為輻射單元,設計一款理論上兩極化端口電場矢量在整個空間上正交的磁-電偶極子雙極化天線。為提高阻抗帶寬,將磁偶極子優(yōu)化為縫隙結(jié)構(gòu),設計一款電偶極子-縫隙雙極化天線。磁偶極子采用微帶巴倫饋電,以進一步展寬該款磁-電偶極子天線的阻抗帶寬。除擁有較高的端口隔離度及較低的交叉極化電平,兩款天線均實現(xiàn)在較大空間上兩極化端口電場矢量準正交。裝配這種類型天線的雙極化相控陣雷達系統(tǒng),不需要復雜的后處理補償算法,提高其實時處理能力。(4)更進一步地,提出基于帶正交模耦合器的方形喇叭天線實現(xiàn)在整個空間上極化正交的新分集方法。利用正交模耦合器分離喇叭天線等功率的TE10模與TE01模,設計一款具有極低交叉極化、甚高端口隔離度的單層波導饋電雙極化陣列天線,并詳細介紹正交模耦合器的設計方法。在喇叭陣列口徑上引入金屬柵格結(jié)構(gòu)以抑制天線副瓣電平。仿真與測試結(jié)果表明,該款天線具有較高的端口隔離度及較低的交叉極化。除傳統(tǒng)天線性能指標,該天線在整個空間上的增益和交叉極化,尤其是兩極化端口電場矢量的正交性能也被詳細研究。在7個具有代表性的平面上,該款雙極化喇叭陣列天線均具有較高的增益及極低的交叉極化。更重要的是,該款天線實現(xiàn)在較大空間上兩極化端口電場矢量正交。在Φ=90o的平面上,天線的正交性能達到理論極限。這種實現(xiàn)在整個空間上極化端口電場矢量正交的分集方法,為寬角度掃描雙極化相控陣雷達系統(tǒng)的天線設計提供良好借鑒。
[Abstract]:With the development of wireless communication technology, dual polarized antenna due to multipath fading, excellent performance and channel capacity expansion, and is widely used in mobile communication, navigation, radar, remote sensing, military and civil systems. According to different application background, has a high impedance bandwidth, high gain, low cross polarization, dual polarized antenna isolation characteristics such as high port have been developed. Most of the antenna performance, but the orthogonality in the space of the polarized antenna port two has received little attention. With the orthogonal polarization diversity antenna as the research content, the paper carried out the following work: (1) to cross dipole as the radiation unit, design a layered structure of straight vibrator dual polarized antenna. In the upper electric dipole introducing irregular structure reflecting plate to suppress the cross polarization level vertical electric dipole decreases. The size will be straight vibrator for optimization of meander line structure, this paper presents a flexural vibrator antenna for dual polarization and cross polarization comparison of two schemes of the antenna, the longitudinal dimension of port isolation and electric dipole. (2) the magnetic dipole radiation unit, design a L layer structure of double fed electric coupling probe the slotted polarized antenna. The radiation patch, and in the upper layer with reflector antenna, in order to improve the impedance bandwidth of the dual polarized antenna. In addition, in order to obtain the high impedance bandwidth, the jumper technology, this paper presents a dual polarization log periodic dipole antenna. The meander line structure of the dual polarized antenna in the long the dipole, to reduce the antenna size. (3) to meet the requirements of wide angle scanning antenna dual polarized phased array radar system, the magnetic dipole method of orthogonal polarization diversity in the entire space. Based on the electric dipole - stick to As radiation unit, design of a polarized electric field vector theory port in the entire space orthogonal magnetic dipole dual polarized antenna. In order to improve the impedance bandwidth, the magnetic dipole is optimized for slot structure and design of a dual polarized antenna and electric dipole gap. Magnetic dipole using microstrip balun feed to impedance bandwidth the wider magnetic dipole antenna. In addition to have high port isolation and low cross polarization level, two antennas are implemented in large space port. The electric field vector quasi orthogonal polarized dual polarized phased array radar antenna assembly of this type, do not need complex postprocessing algorithm, improved processing in fact, when ability. (4) further, put forward the new method of orthogonal polarization diversity in the whole space of square horn antenna with orthogonal mode coupler based on orthogonal mode coupler. The TE10 and TE01 mode separation of horn antenna power, the design of a very low cross polarization, high port isolation single waveguide fed dual polarized array antenna, and introduces the design method of orthogonal mode coupler. The metal grid structure to suppress the sidelobe level of the antenna in the horn array aperture. The results of simulation and the test shows that the antenna has a high isolation and low cross polarization. In addition to the traditional antenna performance, the antenna on the whole space gain and cross polarization, especially orthogonal polarized electric field vector of the port can also be studied in detail. In the 7 representative of the plane. Dual polarized horn array antenna with high gain and low cross polarization. More importantly, the antenna in a wide space of polarized electric field vector in the plane orthogonal port. With =90o on the day The orthogonal performance of the line reaches the theoretical limit. The realization of the polarization quadrature electric field vector quadrature diversity method in the whole space provides a good reference for the antenna design of the wide-angle scanning dual polarized phased array radar system.

【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN821.1

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本文編號：1736743