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新型波束扫描漏波天线研究

段剑洁  
【摘要】:随着无线通信技术的快速发展,各类移动终端对无线信号覆盖范围和无线数据传输速率的要求越来越高,而可利用的频谱资源越来越少。针对这一问题,波束扫描天线能有效地增加无线信号的覆盖范围,提高频率空间复用效率。本文从现有的俯仰角可变的连续横向枝节(VI-CTS)波束扫描天线的工作原理出发,改进天线结构,并优化其辐射性能;分别采用周期缝隙漏波天线和正弦调制的阻抗表面的形式,设计了两种新型的频率扫描天线。本文的主要工作与创新点如下: 1.深入研究了VI-CTS天线的工作原理,提出了改进天线辐射性能的方法。通过增大天线的有效辐射面积、采用分级馈电的方法,显著减小了波束宽度,增大了波束扫描范围,并提高了扫描精度;通过控制缝隙宽度,改变了辐射面的辐射功率分布,从而显著降低了VI-CTS天线的副瓣电平。 2.提出了一种等效磁流线源阵列模型,用于预估VI-CTS天线的辐射方向图和波束扫描特性。通过控制每条磁流线源的相位变化,可以模拟VI-CTS天线的实际扫描过程,可以快速有效地计算出天线扫描过程中的方向图变化情况和主波束扫描情况。此外还归纳总结了VI-CTS天线的设计流程,为今后的研究提供了依据。 3.提出了两种新型频率扫描天线的设计。第一种是基于周期性缝隙结构,将不同周期大小的结构串联,从而在不同频点实现同向辐射;第二种是基于正弦调制的阻抗表面结构提出了一种频率扫描漏波天线,可以实现50。范围的频率扫描。


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