【摘要】：隨著無線通信與雷達探測系統(tǒng)具備的功能越來越多,無線頻譜的日益擁擠以及系統(tǒng)需要適應(yīng)的環(huán)境越來越復(fù)雜,微波系統(tǒng)對相關(guān)器件和天線的要求越來越高。比如未來5G智能手機要求向下兼容前幾代無線通信標(biāo)準(zhǔn),并同時支持Bluetooth、WLAN和GPS等通信模式,又比如未來雷達要求實現(xiàn)通信、警戒、導(dǎo)航、探測和制導(dǎo)等功能。這些需求使得微波系統(tǒng)中的微波器件和天線的數(shù)量越來越多,系統(tǒng)的越來越復(fù)雜,體積和成本越來越高。這些大量的微波器件和天線之間的相互干擾也會使得微波系統(tǒng)性能下降,甚至無法工作。為了解決上述問題,可重構(gòu)技術(shù)應(yīng)運而生�？芍貥�(gòu)技術(shù)旨在使用單個部件實現(xiàn)系統(tǒng)的要求眾多功能。然而,微波可重構(gòu)部件作為可重構(gòu)技術(shù)的基本器件載體,仍有插入損耗大、動態(tài)范圍小和重構(gòu)的性能不穩(wěn)定等問題。因此,本文以微波系統(tǒng)中的可重構(gòu)關(guān)鍵部件為研究課題,重點研究了頻率可重構(gòu)濾波功分器、相位可重構(gòu)移相器和線極化連續(xù)可重構(gòu)天線。主要研究內(nèi)容有:針對在可重構(gòu)濾波功分器的設(shè)計中,可調(diào)元件數(shù)量會隨可重構(gòu)濾波功分器的端口和模式增加而增加的問題,提出了可調(diào)元件共享技術(shù)。并用這可調(diào)元件共享技術(shù)實現(xiàn)了三種頻率可重構(gòu)濾波一分二功分器。一種是單頻可重構(gòu)濾波功分器,僅僅使用了一個變?nèi)莨?另一種是雙�？芍貥�(gòu)濾波功分器,它具有一個雙模的單通帶,并具有帶外抑制特性,使用了兩個變?nèi)莨?最后一種是雙頻獨立可調(diào)的頻率可重構(gòu)濾波功分器,它具有兩個獨立可調(diào)的通帶,使用了三個變?nèi)莨�。這種可調(diào)元件共享技術(shù),不僅可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本,還可以提高了減少系統(tǒng)的損耗和能耗。針對在相位可重構(gòu)移相器的設(shè)計中,提高移相量和均衡插入損耗波動,會提高移相器的插入損耗的問題,提出了綜合考慮最大相對移相量、插入損耗和插入損耗波動的相位可重構(gòu)反射式移相器的設(shè)計方法。采用此方法,設(shè)計了最大相對移相量超過180°和360°的恒定插入損耗相位可重構(gòu)移相器。接著提出并實現(xiàn)了小型化恒定插入損耗相位可重構(gòu)移相器,使電路尺寸縮小了將近40%。緊接著又提出并實現(xiàn)了元件精簡的相位可重構(gòu)移相器,此方法可以省去反射負載除變?nèi)莨芤酝獾乃屑傇�。提出的相位可重�?gòu)移相器設(shè)計方法,推進了微波系統(tǒng)在小型化、低成本和高性能方面的進程。針對在寬帶相位可重構(gòu)移相器的設(shè)計中,不僅要求移相器具有寬帶匹配特性,還要求在所需帶寬內(nèi),保持恒定的移相量的問題,提出了基于約束條件的寬帶相位可重構(gòu)反射式移相器設(shè)計方法,來減小移相器的移相量波動。并綜合考慮最大相對移相量、插入損耗和插入損耗波動,來提高相位可重構(gòu)移相器的性能。設(shè)計并實現(xiàn)一款移相量超過360°的寬帶相位可重構(gòu)移相器,在所需頻帶內(nèi)相對移相量基本保持一致。這種寬帶移相器設(shè)計方法,適用于寬帶微波部件和系統(tǒng)。針對在線極化連續(xù)可重構(gòu)天線的設(shè)計中,由于饋電網(wǎng)絡(luò)的不理想,線極化角度會偏差,交叉極化會增加,而復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)難以分析的問題,提出了基于任意端口的S參數(shù)矩陣互聯(lián)的饋電網(wǎng)絡(luò)矩陣分析方法,來分析線極化連續(xù)可重構(gòu)天線的性能。本文理論分析了線極化可重構(gòu)原理,研究了線極化連續(xù)可重構(gòu)天線的誤差因素。并設(shè)計了兩種線極化可重構(gòu)天線:對于電可重構(gòu)技術(shù),提出一種左右手復(fù)合傳輸線的線極化連續(xù)可重構(gòu)天線,他由電可重構(gòu)可變功分器和矩形貼片天線構(gòu)成,通過控制偏置電壓,可以實現(xiàn)0~180°線極化連續(xù)掃描;對于機械可調(diào)技術(shù),提出一種基于基片集成波導(dǎo)的線極化連續(xù)可重構(gòu)天線,它由機械可重構(gòu)可變功分器和矩形貼片天線構(gòu)成,通過機械旋轉(zhuǎn)同軸-SIW過渡結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了0~180°線極化連續(xù)掃描。所設(shè)計的線極化可重構(gòu)天線,適用于對天線線極化有連續(xù)控制需求的微波系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN92;TN95

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本文編號：2624616