文档介绍：厦门大学
硕士学位论文
近场微带反射阵列天线综合设计
姓名:刘禹锡
申请学位级别:硕士
专业:电磁场与微波技术
指导教师:游佰强
201206
摘要‰天线综合算法,仿真并实际制作测量了一款抛物面天线从诞生以来就一直在卫星通信,深空探测以及超视距雷达等应用中扮演着重要角色。但随着现代通信系统的不断发展,抛物面天线由于难以与飞行器共形,加工过程复杂且成本较高,需要额外的馈电网络才能实现较大的方向图扫描角度等原因已经逐渐难以适应各种新型应用的要求。为了克服抛物面天线的缺陷并尽可能保留其优点,国外学者提出了平面微带反射阵列天线这一概念,这种天线结构既继承了抛物面天线高增益,高效率的优点,同时也具有低剖面,易共形,加工成本低的特性,且不需要使用复杂的馈电网络便可以实现多波束工作和方向图扫描。由于以上这些优势,自从该结构于年被提出后便受到了国内外学者的广泛关注并伴随微带天线技术的发展在近三十年时间里得到了快速的发展完善。本文在总结以往学者研究成果的基础上针对反射阵列天线近场应用这一新兴领域,分别设计了单/双频反射阵列天线并对其进行近场综合。首先在对反射阵列天线聚焦原理和相位补偿机制深入分析的基础上,设计了应用于单频阵列的双层堆叠结构阵元和应用于双频阵列的双方环嵌套结构阵元;针对微带反射阵元窄带宽,移相幅度过小的缺陷分析设计了新型分形阵元,并使用畐羽ⅱ鬭P脱芯苛烁髦终笤5姆瓷涮匦浴T诖嘶∩媳喑实现了》瓷湔罅刑煜撸挡饨峁敕抡娼峁呛狭己茫煜咴诰嗬肟诰睹处的聚焦平面上形成了×的聚焦区域,区域内电场呈现一致分布的为了实现双频工作,在此基础上使用新型的双方环嵌套结构阵元仿真设计了一款工作于/乃到》瓷湔罅刑煜撸礁銎刀畏直鹗褂昧礁馈源独立馈电,仿真实验结果表明在距离天线口径面处的聚焦平面上两个频段分别产生了×的聚焦区域,区域内电场呈现一致分布的综上所述,我们针对近场低成杓了两款结构新颖的单/双频微带反射阵列天线,并尝试设计了矩形结构,十字偶极子结构,多谐振分形结构等多种阵元形式。在阵列设计中从。
关键词:反射阵列天线;近场;双频;分形;籧的角度对阵列的耦合特性进行了分析和改进,相关研究成果已经发表学术论文两篇,设计制作的天线可以很好的满足近场系统的要求,探测范围和灵敏度相对传统天线有很大提升,且抗干扰能力强。本文的研究工作对丰富反射阵列天线近场方向图综合的理论研究有一定的参考应用价值。摘要Ⅱ
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第一章绪论反射阵列天线简介从比于年发现电磁波的传播现象以来,反射面天线便开始发展应用,天线在词典中的定义为“用于接收或辐射电磁波的俗椿蛳咦金属设备颐且部梢岳斫馕L煜呤亲杂煽占浜偷疾ù湎低持涞囊桓龉结构。自从意大利无线电工程师瞳晔状纬晒Φ氖迪趾峥绱笪洋的无线电通信,使无线电达到实用阶段的一个多世纪以来,天线技术得到了广泛的重视和不断的发展完善阳髦中滦徒峁购褪视糜诓煌煊虻奶煜咝问揭泊量出现。按照天线的工作方式,我们可以简单的将天线分为六类:线元天线,阵列天线,孔径天线,透镜天线,微带天线和反射面天线。⒋叩姆淅粗谱魑⒉ㄌ煜的概念,并由瓽和瓸晟昵肓耸赘鑫⒋煜咦ɡ。年由于空间技术快速发展对低剖面天线产生了迫切需求,⒋煜摺7瓷涿嫣煜叩挠τ檬奔湓蚋>迷叮但直到第二次世界大战期间雷达系统的广泛使用才促进了反射面天线设计和理论分析的发展№5缴鲜兰甏孀派羁仗讲饧际鹾吞ǹ赵毒嗬胪ㄐ偶际醯发展,反射面天线有了长足发展并趋于成熟,开始广泛普及使用。从上世纪八十年代以来,微带阵列天线由于其低成本,低剖面,易加工,易共形,重量轻等优点在卫星直播,航天技术,射频识别等领域得到了广泛的应用,与此同时,兼具微带天线和反射面天线优点的微带反射阵列被学者提出并开始引起关注。.瓷湔罅刑煜叩姆⒄贡尘近年来随着航空航天技术的发展,微波通信系统对高增益,低剖面,具有良好扫描特性的天线需求日益增大。抛物面天线由于其高增益,高效率的特性于过去几十年中在卫星通信系统,雷达系统以及长距离通信领域得到了广泛的应用,然而由于抛物面天线自身的结构特点,其存在加工难度大,难以共形,成本高等
难以克服的问题,且需要移相器,功放等额外的馈电网络才能达到较大的扫描角度。平面反射阵列天线正是在这一实际背景下提出的,其既保留了高增益,强方向性,高效率,可实现多波束扫描等抛物面天线的优点,又省略了复杂的馈电网络,