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电控波束扫描微带反射阵列天线研究

苟元潇  
【摘要】:随着当代无线通信技术的不断快速发展,高增益波束扫描天线的研究受到了越来越多的关注,其中电控波束扫描微带反射阵列天线是发展最为突出的。反射阵列天线结合了传统反射阵面天线与相控阵列天线的部分优势,具有低成本、低损耗、高辐射效率以及高精度波束控制的优点,被广泛应用于微波通信、卫星通信以及雷达领域等。 本文首先介绍微带反射阵列天线的发展背景与国内外研究动态,并从基本理论出发详细阐述了阵列天线的工作原理和研究方法,主要包括散射场计算、单元分析、馈源设计以及辐射效率的推导。然后利用双层微带结构分别完成了正馈和偏馈下的无源微带反射阵列天线的设计,仿真结果表明,阵列天线的性能完全符合最初预定的设计要求与指标,这也就证明了阵列天线理论与设计思想的有效性和可靠性。 最后本文提出了加载微波变容二极管的新型反射阵列单元结构,在其可变电容范围内能实现超过360度的反射相位连续变化,且相位随电容变化呈准线性分布。并以此为基本反射阵列单元,设计实现了由349个单元组成的正馈电控波束扫描微带反射阵列天线。通过调整反射阵面上所有单元的偏置电压,阵列天线能实现对远场主波束在二维范围内任意方向的高效率辐射,且其波束方位角误差保持在2度以下。另外在该反射阵列天线基础上,提出了任意方向下的双波束实现方法,并有效的提高阵列天线的辐射效率。


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