【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)相對簡單的優(yōu)勢,越來越多的應(yīng)用于各類遠距離無線通信系統(tǒng)中。本文從最基礎(chǔ)的反射單元入手進行分析,并對反射陣列實現(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,然后對反射陣列近期的研究現(xiàn)狀與重點研究方向進行了闡述,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,首先對各項工作特性進行了基本的理論分析。然后詳細介紹了微帶單元仿真的幾種建模與邊界設(shè)置方式及對比,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,并對其進行了詳細的分析,具有良好的線性移相特性及較大的相移范圍。然后對陣列實現(xiàn)的步驟程序進行了描述,最后對陣列可以實現(xiàn)的波束掃描范圍進行了討論,提出了理論上一組掃描角與頻率的對應(yīng)關(guān)系可以實現(xiàn)的幾個條件。第四章是本文的研究重點,根據(jù)第三章所提出的理論設(shè)計了優(yōu)化程序求得了使用上一章單元時陣面可以實現(xiàn)的掃描角頻率關(guān)系的區(qū)間。之后根據(jù)所得計算結(jié)果,從中選擇一組理論上可行的掃描關(guān)系進行設(shè)計實現(xiàn),并進行了實物加工及實驗測試,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。然后又進行了頻率掃描可控軌跡反射陣列的設(shè)計,使用第三章所述單元設(shè)計了一款圓弧掃描軌跡掃描陣列。在225GHz~315GHz頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)了俯仰角固定10°,同時方位角從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)計理念,針對目前的通信領(lǐng)域的應(yīng)用要求,設(shè)計了兩款款可調(diào)相位補償?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,可以實現(xiàn)±35°的掃描范圍。第二種單元借助收發(fā)天線式設(shè)計,使用移相線進行相位調(diào)整,單元工作在1.7GHz~2.2GHz,通過改變饋源入射角度,可以實現(xiàn)較大的掃描范圍。第六章對本文的工作進行了總結(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，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)的模型來進行計算。之后由于計算機技術(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 論在二十世紀末到二十一世紀初的十幾年內(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)者進行重點研究，一系列新型射陣列被提出并進行了驗證，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)計中使得陣列可以實現(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)，因此在每個天線單元結(jié)構(gòu)背面用一個可以軸向旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)控制單元的旋轉(zhuǎn)角度，通過程序控制每個機械結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，可以在每個單置提供不同的相位補償，從而實現(xiàn)波束的掃描。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN820

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本文編號：2540469