【摘要】：眾所周知,能夠?qū)崿F(xiàn)多功能、高增益、低剖面以及寬波束掃描性能的超寬帶陣列天線在更新?lián)Q代的無(wú)線通信系統(tǒng)中受到廣泛的應(yīng)用,但傳統(tǒng)的陣列天線因?yàn)槭艿絾卧g的耦合效應(yīng)的影響,導(dǎo)致其性能難以得到進(jìn)一步的提升。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,本文結(jié)合當(dāng)今國(guó)內(nèi)外緊耦合陣列天線以及可重構(gòu)天線的研究現(xiàn)狀,主要開(kāi)展了以下兩個(gè)方面的工作:1、設(shè)計(jì)了一款工作在2-6GHz的緊耦合陣列天線。設(shè)計(jì)過(guò)程中,首先,分析該結(jié)構(gòu)下的周期天線單元的阻抗特性,并依據(jù)該特性設(shè)計(jì)了一個(gè)具有寬帶阻抗匹配與平衡饋電功能的饋電結(jié)構(gòu);其次,對(duì)該周期天線單元及其組成的8×8有限大陣列天線進(jìn)行仿真和分析,結(jié)果表明,此天線在2-6GHz(VSWR≤3:1)的工作頻段內(nèi),可以實(shí)現(xiàn)±45°的波束掃描性能;最后,根據(jù)仿真結(jié)果,對(duì)天線進(jìn)行實(shí)物的加工和測(cè)試。2、設(shè)計(jì)了一款能夠在3-9GHz與13-16GHz兩個(gè)工作頻段間切換的基于可重構(gòu)技術(shù)的緊耦合陣列天線。設(shè)計(jì)過(guò)程中,首先,進(jìn)行方案的選擇,由于超寬帶緊耦合陣列天線在低頻處的增益較小,為了達(dá)到指標(biāo)要求,本文提出一種基于可重構(gòu)技術(shù)的緊耦合陣列天線——在普通偶極子天線單元之間加入耦合部分,通過(guò)控制耦合部分的斷開(kāi)與連接,實(shí)現(xiàn)兩種工作模式的切換。斷開(kāi)后單元形式為普通偶極子,而連接后在加長(zhǎng)普通偶極子天線臂的有效輻射長(zhǎng)度的同時(shí),增強(qiáng)了天線單元之間的耦合效應(yīng),使得普通偶極子天線單元轉(zhuǎn)變?yōu)榫o耦合偶極子天線單元,這不僅使得天線工作頻段轉(zhuǎn)移到低頻段,而且拓展了低頻處的工作帶寬;其次,分析普通偶極子與緊耦合偶極子兩種工作模式下該周期性天線單元的阻抗特性,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)能夠同時(shí)適用于兩種工作模式的饋電結(jié)構(gòu);再次,對(duì)兩種工作模式的周期天線單元及其組成的8×8有限大陣列天線進(jìn)行仿真與分析,結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的天線處于緊耦合偶極子工作模式時(shí),工作在3-9GHz(VSWR≤3:1),可以實(shí)現(xiàn)±45°的波束掃描性能,處于普通偶極子工作模式時(shí),工作在13-16GHz(VSWR≤3:1),可以實(shí)現(xiàn)±30°的波束掃描性能;接下來(lái),利用HFSS仿真軟件Lumped RLC與Finite Conductivity邊界條件,在原模型中加入PIN二極管的等效電路模型及其直流偏置電路并進(jìn)行仿真,其結(jié)果與之前理想狀態(tài)下的仿真結(jié)果基本一致;最后,根據(jù)仿真結(jié)果,對(duì)天線單元進(jìn)行實(shí)物的加工與測(cè)試。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN820.15
【圖文】：

作帶寬得到進(jìn)一步地拓展，該陣列天線最終能夠?qū)崿F(xiàn)四倍頻的阻抗帶寬。自此以后，緊耦合陣列天線因其具有優(yōu)越的性能，開(kāi)始被廣泛研究。圖1.1 文獻(xiàn)[6]中提到的 CSA 天線圖1.2 文獻(xiàn)[7]中 Munk 提出的天線[7]在文獻(xiàn)[8]中，作者提出了一種具有雙極化特性的 CSA 陣列天線，通過(guò)利用緊密排布的偶極子單元之間強(qiáng)烈的耦合效應(yīng)以及在所設(shè)計(jì)的陣列天線上方加載介質(zhì)覆蓋層，使得該陣列天線最終能夠達(dá)到了 9:1 的阻抗帶寬。

緊耦合陣列天線因其具有優(yōu)越的性能，開(kāi)始被廣泛研究。圖1.1 文獻(xiàn)[6]中提到的 CSA 天線圖1.2 文獻(xiàn)[7]中 Munk 提出的天線[7]在文獻(xiàn)[8]中，作者提出了一種具有雙極化特性的 CSA 陣列天線，通過(guò)利用緊密排布的偶極子單元之間強(qiáng)烈的耦合效應(yīng)以及在所設(shè)計(jì)的陣列天線上方加載介質(zhì)覆蓋層，使得該陣列天線最終能夠達(dá)到了 9:1 的阻抗帶寬。

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