【摘要】：微帶反射陣天線作為一種新型結(jié)構(gòu)天線,以其高增益、可電控波束掃描、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單的優(yōu)勢,越來越多的應(yīng)用于各類遠(yuǎn)距離無線通信系統(tǒng)中。本文從最基礎(chǔ)的反射單元入手進(jìn)行分析,并對(duì)反射陣列實(shí)現(xiàn)波束掃描功能以及可控掃描軌跡等方向展開分析研究。第一章為總括章,講解本文工作的研究背景與意義。首先敘述了反射陣天線的產(chǎn)生于發(fā)展的過程,然后對(duì)反射陣列近期的研究現(xiàn)狀與重點(diǎn)研究方向進(jìn)行了闡述,最后提出了本文的研究內(nèi)容。第二章介紹了反射陣列的工作原理及分析方式,首先對(duì)各項(xiàng)工作特性進(jìn)行了基本的理論分析。然后詳細(xì)介紹了微帶單元仿真的幾種建模與邊界設(shè)置方式及對(duì)比,之后闡述了常見的多種微帶結(jié)構(gòu)單元的相移原理及自身優(yōu)劣,從而為之后提出的所用的太赫茲微帶陣列單元打下了基礎(chǔ)。第三章在之前章節(jié)的討論后,提出了一款工作在225GHz~315GHz頻段的多諧振單層微帶反射陣列單元,并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的分析,具有良好的線性移相特性及較大的相移范圍。然后對(duì)陣列實(shí)現(xiàn)的步驟程序進(jìn)行了描述,最后對(duì)陣列可以實(shí)現(xiàn)的波束掃描范圍進(jìn)行了討論,提出了理論上一組掃描角與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)的幾個(gè)條件。第四章是本文的研究重點(diǎn),根據(jù)第三章所提出的理論設(shè)計(jì)了優(yōu)化程序求得了使用上一章單元時(shí)陣面可以實(shí)現(xiàn)的掃描角頻率關(guān)系的區(qū)間。之后根據(jù)所得計(jì)算結(jié)果,從中選擇一組理論上可行的掃描關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),并進(jìn)行了實(shí)物加工及實(shí)驗(yàn)測試,測試結(jié)果與仿真結(jié)果具有良好的一致性。在225GHz~315GHz頻率范圍內(nèi),增益范圍為21.03~26.12d dBi。然后又進(jìn)行了頻率掃描可控軌跡反射陣列的設(shè)計(jì),使用第三章所述單元設(shè)計(jì)了一款圓弧掃描軌跡掃描陣列。在225GHz~315GHz頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了俯仰角固定10°,同時(shí)方位角從65°到120°的掃描功能。第五章討論了從反射陣列理論出發(fā),結(jié)合透鏡的設(shè)計(jì)理念,針對(duì)目前的通信領(lǐng)域的應(yīng)用要求,設(shè)計(jì)了兩款款可調(diào)相位補(bǔ)償?shù)钠矫嫱哥R單元,第一種為微帶疊層貼片的非諧振結(jié)構(gòu)單元,可以實(shí)現(xiàn)±35°的掃描范圍。第二種單元借助收發(fā)天線式設(shè)計(jì),使用移相線進(jìn)行相位調(diào)整,單元工作在1.7GHz~2.2GHz,通過改變饋源入射角度,可以實(shí)現(xiàn)較大的掃描范圍。第六章對(duì)本文的工作進(jìn)行了總結(jié),并展望了將來的工作方向。
【圖文】：

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文對(duì)于單元的分析方法的研究也隨之展開。為研究單元在陣列環(huán)境中的工作，蒙特格梅里在 1978 年提出 infinite array 方法的概念[3]。相對(duì)于之前孤立分析方法，infinite array 方法考慮了單元間的耦合，因此計(jì)算出來的結(jié)果與加相符，因此 infinite array 方法成為了反射陣列單元仿真的基本方法。而inite array 方法里分析單元的工作特性時(shí)，往往被簡化為一端口網(wǎng)絡(luò)，這樣微波網(wǎng)絡(luò)理論便可以順利的應(yīng)用在單元理論分析中，而單元的相移性質(zhì)也可過等效阻抗網(wǎng)絡(luò)的模型來進(jìn)行計(jì)算。之后由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，EDA 技入以及各種電磁仿真方法及軟件的研發(fā)與普及，使得微帶反射陣列單元的仿加簡便而精確。

第一章 緒 論在二十世紀(jì)末到二十一世紀(jì)初的十幾年內(nèi)，隨著微帶天線理論以及加工技術(shù)熟，基于微帶結(jié)構(gòu)的反射陣列也重新被廣大學(xué)者進(jìn)行重點(diǎn)研究，一系列新型射陣列被提出并進(jìn)行了驗(yàn)證，獲得了很好的效果。而隨著研究的深入，早期帶定向反射陣列逐漸向?qū)拵Т蠓秶鷴呙枭踔敛ㄊx形的方向發(fā)展。最先被引入反射陣列設(shè)計(jì)中使得陣列可以實(shí)現(xiàn)波束掃描的技術(shù)是 MEMS[8]。結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示，，如上文所說，同樣大小的輻射單元通過控制旋轉(zhuǎn)角度即現(xiàn)相位延遲的調(diào)節(jié)，因此在每個(gè)天線單元結(jié)構(gòu)背面用一個(gè)可以軸向旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)控制單元的旋轉(zhuǎn)角度，通過程序控制每個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，可以在每個(gè)單置提供不同的相位補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)波束的掃描。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN820

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本文編號(hào)：2540469