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微带天线的研究

王昊  
【摘要】: 微带天线是近年来天线领域发展迅速的一个分支。本论文针对微带天线单元与阵列结合工程实际做了一系列研究工作。主要研究内容和贡献概括如下: ●提出了基于全波分析的网络方法,该方法首先将辐射单元和馈电网络分离,再分别进行全波分析,然后用网络方法级联起来。在进行辐射单元全波一体化分析中为了适应宽带分析,我们将两个微带单元之间的互阻抗解析公式进行了频率扩展。应用这一方法进行了降低两个电大尺寸阵列之间互耦的优化设计,使在一定带宽范围内的互耦有非常明显的降低。同时将微带天线互耦解析公式推广到任意天线单元从而扩充了该公式的应用范围。 ●围绕提高自适应天线阵列的性能,开展了一系列工作。它们包括提出了在微带单元上悬置寄生的金属带条来降低单元之间互耦的新结构,这一新结构应用于一维扫描的相控阵天线,可有效地解决盲角问题;提出了通过优化设计子阵中的单元间距降低子阵互耦的新方法;提出了子阵扫描栅瓣抑制的新方法,通过采用端口幅度分布的优化、随机子阵和随机错阵三种方法的综合应用,使有限扫描范围内栅瓣得到了很大的抑制。 ●提出了结构紧凑的单层单脉冲微带天线阵。这个阵列中天线单元、高频比较器和馈电网络被放置在同一层上;对这种天线阵的性能进行了详细评估,为这种天线阵的设计提供了依据。同时提出了单通道电跟踪数字波束形成微带天线阵。这个天线阵由2×2的天线子阵构成。通过时序相位权重的方法,恢复子阵的口径幅相分布,得到子阵的口径分布后再通过数字波束形成实现和差波束。与传统的二维单脉冲系统相比,可以不用复杂的高频比较器和节省两个通道接收机。 ●提出了有限频带宽度、宽危扫描、低耗、结构紧凑和低成本的一维频扫微带天线面阵的方案。该方案通过一系列的新措施使带宽、损耗、扫描角、复杂度和成本诸多因素之间的矛盾得到了比较完善的解决。 ●根据工程应用中所提出的宽频带、低交极和结构紧凑等要求研制了多种性能优良具有实用价值的微带天线单元和微带阵列。包括宽带齿型缝隙天线阵列;单层宽带U型缝隙天线阵列;紧缩型H面SIW喇叭天线单元;极化捷变的微带天线阵列;新型低交极角馈天线阵列;倒置T型宽带线极化和圆极化宽带微带单元以及用馈电校准优化设计的圆极化天线单元。


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