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微带反射阵天线研究

微带反射阵天线研究

作者：汤奇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

微带反射阵天线结合反射面天线与微带阵列天线的部分优势,具有成本低、重量轻、易与有源控制电路集成等优点,受到越来越多的关注。然而传统微带反射阵单元相移带宽窄是阻碍微带反射阵天线的发展和实际应用的主要因素。本文从微带反... 详细信息

微带反射阵天线结合反射面天线与微带阵列天线的部分优势,具有成本低、重量轻、易与有源控制电路集成等优点,受到越来越多的关注。然而传统微带反射阵单元相移带宽窄是阻碍微带反射阵天线的发展和实际应用的主要因素。本文从微带反射阵列天线的基本理论出发,采用双谐振及非谐振两种方法增加微带反射阵列单元的带宽,分别设计了正馈和偏馈固定波束微带反射阵天线。其中双谐振方法采用单层双圆环单元结构,其天线1dB增益带宽为36%。非谐振方法采用单元间距远小于谐振波长的矩形贴片,其1dB增益带宽为16%。仿真结果表明,相比于传统微带反射阵天线,两种设计方法均能够有效地增加天线带宽。随后本文采用“蘑菇型”结构加载变容二极管的方法实现电控相移单元,并构造一维波束扫描反射阵面。通过偏置电压控制每个单元变容二极管的电容值,可以实现微带反射阵面波束方向的控制。为了提高波束指向精度,设计一种改进型电控相移单元。为实现高精度和高效率的电控扫描微带反射阵天线做铺垫。

关键词：微带反射阵天线宽带电控波束扫描人工阻抗表面

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宽带缝隙堆叠贴片微带反射阵天线的研究

微波学报 2011年第5期27卷 19-22页

作者：肖博宇张广求豆栋梁尚济勇信息工程大学信息工程学院郑州450002

微带反射阵天线具有易折叠、易携带等特点,结合缝隙堆叠贴片(ASP)微带单元频带较宽的优势,能进一步展宽缝隙耦合反射阵的带宽。通过求解相位计算公式,得到反射阵表面相位分布。给出了ASP微带天线的设计参数、S参数曲线及对应ASP单元的... 详细信息

微带反射阵天线具有易折叠、易携带等特点,结合缝隙堆叠贴片(ASP)微带单元频带较宽的优势,能进一步展宽缝隙耦合反射阵的带宽。通过求解相位计算公式,得到反射阵表面相位分布。给出了ASP微带天线的设计参数、S参数曲线及对应ASP单元的反射相位曲线,用所设计单元组成225元反射阵模型,结果显示该模型中心频率最大增益为26.03dBi,1.5dB增益带宽为33.3%,在整个带宽内具有良好的工作性能。

关键词：缝隙堆叠贴片微带反射阵天线相位分布反射相位曲线

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双频宽带大型微带反射阵天线设计

微波学报 2012年第1期28卷 8-11页

作者：李小秋郑雪飞杨成南京电子技术研究所南京210039 天线与微波技术重点实验室南京210013

微带反射阵天线在性能上最主要的缺陷就是窄带,一般情况下其带宽小于5%,对电大口径短焦距馈电时更窄。本文设计并制作出一种由L波段和C波段两个反射面天线组成的6m×2m薄膜双频微带反射阵天线,两个频段的天线共用一层膜面。对该天线的... 详细信息

微带反射阵天线在性能上最主要的缺陷就是窄带,一般情况下其带宽小于5%,对电大口径短焦距馈电时更窄。本文设计并制作出一种由L波段和C波段两个反射面天线组成的6m×2m薄膜双频微带反射阵天线,两个频段的天线共用一层膜面。对该天线的电性能进行了测试,测试结果表明:该天线两个频段的相对带宽均大于10%(副瓣电平≤-18dB)。该天线具有折叠、可展开的结构特征,可以在卫星或航天器上广泛应用。

关键词：微带反射阵天线双频宽带

基于FSS的宽带圆极化器和微带反射阵天线的研究与设计

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基于FSS的宽带圆极化器和微带反射阵天线的研究与设计

作者：苟仲荣西安电子科技大学

学位级别：硕士

圆极化波在现代雷达和卫星通信系统中有着非常重要的应用。一方面,圆极化波能够克服多径效应,另一方面,圆极化波较之于线极化波提供更优质的传播特性。由于微波器件大多产生线极化波,因此设计圆极化器实现线圆转化是非常重要的研究课题... 详细信息

圆极化波在现代雷达和卫星通信系统中有着非常重要的应用。一方面,圆极化波能够克服多径效应,另一方面,圆极化波较之于线极化波提供更优质的传播特性。由于微波器件大多产生线极化波,因此设计圆极化器实现线圆转化是非常重要的研究课题。基于FSS的宽带圆极化器结构简洁,便于加工调测,易于加载其他线极化天线,具有很大的应用优势。随着高频雷达系统和远距离通信的发展,高增益天线就变为必需。传统的实现方法有抛物面或者相控阵天线,抛物面天线又重又大而且由于其曲面结构加工难度大,而相控阵雷达可以实现宽角度的扫描波束,但是其成本高,损耗大。因此基于FSS的微带反射阵天线可以有效弥补这些缺点,具有低剖面、质量轻、且方向图可重构等优势,具有潜在的工程应用前景。为此,本文通过综述FSS的应用研究,设计了X波段的基于FSS的宽带圆极化器和极化选择器,同样还设计了一款X波段基于FSS的微带反射阵天线。本文具体的研究内容简介如下:1.设计完成了一款基于双层FSS的宽带圆极化器。该结构单元由S型半圆环金属带和两个圆形贴片组成,通过优化阵列单元尺寸,得到一个X波段的宽带圆极化器。在9GHz-11.5GHz范围内轴比小于3dB,工作带宽超过2GHz,同时两个正交极化分量TE极化和TM极化透射系数均大于0.8,传输频带随入射角的变化小。为了验证该圆极化器的性能,设计加工了一个20×20单元的阵列,通过在暗室测试,结果显示在9.5GHz-11.5GHz频带内轴比均小于3dB,且两个正交的极化分量透射系数大于0.78,由此设计得到一个X波段的结构简洁的宽带圆极化器。2.设计完成了一款多层FSS级联的极化选择结构,该结构由两个圆极化器和一个线极化器级联组装,能够透射LHCPW而反射RHCPW。通过实物加工、组装和测试,设计的极化选择结构在9.2GHz-11.2GHz频段,RHCPW传输系数小于-20dB而使LHCPW传输系数大于-2.5dB,实现了良好的极化选择功能,研究具有极化选择特性的FSS对提高天线抗干扰性能和探测能力具有重要意义。3.设计完成了一款基于FSS的微带反射阵天线。该反射阵的“灯笼”型单元是双谐振环结构,通过尺寸变化来获取所需的相移量。通过单元组阵后实现10GHz的微带反射阵列,馈源采用标准锥形喇叭天线和正反渐变槽天线,进行仿真设计,既实现波束聚焦也大幅提高了增益。经过加工实测,本文设计的微带反射阵天线能够实现X波段的波束聚焦功能,也展示了反射阵的整体设计过程。本文设计的圆极化器和微带反射阵天线都是基于FSS单元的,设计过程均采用HFSS的Floquet端口,实测证明,该解决方案的仿真设计是比较准确又简洁的。

关键词： FSS Floquet端口圆极化器极化选择器微带反射阵天线

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一种Ku波段宽带双极化微带反射阵天线设计

一种Ku波段宽带双极化微带反射阵天线设计

基于新型人工电磁材料的发射率可控表面与反射阵天线的设计

2019年全国天线年会

作者：魏良桂桂盛中国船舶重工集团公司第七二三研究所

本文提出了一种基于振子与截断方环组合的Ku波段宽带双极化微带反射阵天线。通过在正交方向分别构造多谐振等效电路结构扩展移相范围,从而实现宽带双极化反射阵单元。该反射阵单元在X极化方向13～16 GHz带宽范围内和在Y极化方向11～14 ... 详细信息

本文提出了一种基于振子与截断方环组合的Ku波段宽带双极化微带反射阵天线。通过在正交方向分别构造多谐振等效电路结构扩展移相范围,从而实现宽带双极化反射阵单元。该反射阵单元在X极化方向13～16 GHz带宽范围内和在Y极化方向11～14 GHz带宽范围内移相范围均超过700°。基于此反射阵单元设计和仿真了一个149单元的圆口径小型阵列,并得到中心正馈形式下天线的辐射特性和带宽性能,在X极化方向上,1 dB增益带宽为13～15.5 GHz,相对带宽约为17%;在Y极化方向上,1 dB增益带宽为12.2～13.7 GHz,相对带宽约为12%。

关键词： Ku波段宽带双极化微带反射阵天线多谐振等效电路

来源： cnki会议评论

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基于新型人工电磁材料的发射率可控表面与反射阵天线的设计

作者：丁元旭东南大学

学位级别：硕士

新型人工电磁材料(]metamaterial)是指将人为设计的单元结构在远远小于电波长的物理尺度上进行有规律地排列,从而可以实现自然界材料所不具备的物理性质的一种复合材料,它的出现和发展为研究者能够更好地调控电磁波带来了新的、强有力... 详细信息

新型人工电磁材料(]metamaterial)是指将人为设计的单元结构在远远小于电波长的物理尺度上进行有规律地排列,从而可以实现自然界材料所不具备的物理性质的一种复合材料,它的出现和发展为研究者能够更好地调控电磁波带来了新的、强有力的工具。本论文介绍了新型人工电磁材料对发射率以及电磁波辐射特性的调控,研究和设计了一个近红外双频段发射率可控表面和一个工作在X频段的反射阵天线。论文的研究内容如下：(1)利用遗传算法设计了一个双层、含有8个对称面的电磁带隙(EBG)单元结构。在近红外任意两个频点处由该单元组成的人工电磁表面不但可以调控TE和TM波的发射率频谱,还可以重塑TE和TM波的发射率方向图,使其形成一个圆锥状。(2)设计了一个基于新型人工电磁材料的线圆极化转换反射阵天线,它的单元周期尺寸只有四分之一波长大小,通过适当地优化单元结构参数,单元的相移曲线不但覆盖了360。的范围同时还具有线性度好的特点。调节单元两个偶极子贴片的长度使其相位相差90。,可将馈源出射的线极化入射波转换为圆极化反射波。最终利用该单元结构组成的圆极化反射阵天线不但体积得到了缩小,同时还具有可观的增益带宽和3dB轴比带宽。

关键词：新型人工电磁材料热辐射遗传算法发射率微带反射阵天线圆极化

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平面微带天线技术研究

平面微带天线技术研究

作者：徐海鹏电子科技大学

学位级别：硕士

本文对平面微带天线中的微带反射阵天线和平面阿基米德螺旋天线的设计理论与实现方法进行了研究。论文的研究工作分为两部分内容：(1)、研制了中心工作频率为94GHz,口径为1200mm的微带反射阵天线;(2)、研制了工作频带为2GHz-18GHz的超... 详细信息

本文对平面微带天线中的微带反射阵天线和平面阿基米德螺旋天线的设计理论与实现方法进行了研究。论文的研究工作分为两部分内容：(1)、研制了中心工作频率为94GHz,口径为1200mm的微带反射阵天线;(2)、研制了工作频带为2GHz-18GHz的超宽带平面阿基米德螺旋天线。在微带反射阵天线设计中,介绍了抛物反射器天线、微带天线及微带反射阵天线的基本理论,以及典型的微带反射阵天线移相单元结构。采用“十”字形阵元结构作为基本移相单元,编写Matlab程序设计出中心工作频率为94GHz、口径大小为1200mm的微带反射阵天线,并对微带反射阵天线进行加工,实验测试工作正在进行中。具体工作如下：1、了解微带反射阵移相单元的基本结构,确定单元结构模型,利用HFSS软件仿真模拟,得到了单元尺寸与反射场相位之间的关系曲线;2、以几何光学法为依据,根据微带反射阵阵面大小、喇叭馈源位置及天线主辐射方向编写Matlab分析程序,计算出微带反射阵阵面不同位置处单元结构的具体尺寸;3、利用第二步的设计方法,设计出小口径微带反射阵天线的具体参数,利用Feko软件建立小口径天线的仿真模型,并对第二步的分析程序进行验证和修改;4、在上述研究的基础上,利用AutoCAD软件画出口径1200mm的微带反射阵天线加工图,并开展实验测试工作。在平面阿基米德螺旋天线设计中,介绍了非频变天线的基本原理和平面阿基米德螺旋天线的原理,设计了直径为58mm的阿基米德螺旋天线平面辐射器,并对螺旋辐射器进行了仿真和优化设计。由于阿基米德螺旋辐射器是平衡对称结构,设计了用于天线平衡馈电的超宽带微带巴伦。最后,对阿基米德螺旋天线进行封装和测试。具体工作如下：1、了解阿基米德结构螺旋天线的辐射原理,利用CST软件仿真螺旋辐射器模型,根据仿真结果确定螺旋辐射器设计参数;2、利用HFSS软件建立微带超宽带巴伦模型,将同轴不平衡馈电输入端变换到微带线平衡馈电输出端;3、利用HFSS软件建立从同轴到巴伦,再由巴伦到阿基米德螺旋辐射器的整体模型,根据仿真结果对阿基米德螺旋辐射器和巴伦进行修改和优化;4、在上述研究的基础上,利用AutoCAD软件画出阿基米德螺旋辐射器和超宽带巴伦的加工图,然后对阿基米德螺旋天线进行封装和测试。

关键词：微带反射阵天线阿基米德螺旋天线超宽带微带巴伦

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可重构频率选择表面应用研究

可重构频率选择表面应用研究

作者：查华西安电子科技大学

学位级别：硕士

频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)是介质基板上的金属贴片或者槽按照特定规律排列的特定结构,一直都是国内外专家研究的热点。目前,FSS已经被广泛应用在移动通信,卫星导航通信,偏振器,空间滤波器,吸收体等方面。因其加工... 详细信息

频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)是介质基板上的金属贴片或者槽按照特定规律排列的特定结构,一直都是国内外专家研究的热点。目前,FSS已经被广泛应用在移动通信,卫星导航通信,偏振器,空间滤波器,吸收体等方面。因其加工方便简单,且容易加载天线,因此在可重构天线中被广泛应用,例如可实现频率可重构,极化可重构,方向图可重构天线等。另外,在微带反射阵中,FSS也有着巨大的应用前景,因为其可以克服抛物面天线曲面结构以及有效降低相控阵天线的成本,且具有低剖面,低损耗,体积小,高增益等特点。本文先简要回顾了FSS的基础理论和其相关应用,设计了X波段基于FSS的极化可重构天线和十字花瓣型微带反射阵天线,同时还设计了一款X波段的加载电容二极管的频率可重构微带反射阵天线。本文具体的研究内容如下:首先,本文设计了一款X波段基于FSS的极化可重构天线。该天线由基于FSS的极化器结构和一个2?2的微带阵列天线组成,工作在10GHz。FSS极化器上COS型的金属贴片排布方向与微带阵列天线之间存在一个角度,旋转这个角度(0,45,90,135),可实现天线极化的实时切换。具体来说,随着角度改变,天线可以在线极化,左旋圆极化,和右旋圆极化进行切换。为了验证该极化可重构天线的性能,本文加工了该款天线,FSS极化器与微带阵列天线分别加工在半径为30mm的圆形介质基板上,连接处通过尼龙螺钉固定。通过在暗室中测试,结果显示其旋转角度在0与90时天线是线极化,在45与135时,轴比小于3dB,表现为圆极化,极化可重构天线性能良好,符合设计原理。其次,本文设计了一款X波段的十字花瓣型微带反射阵天线。该反射阵单元结构是一个十字环里嵌套花瓣型十字。为了满足微带反射阵所需的相移量,本文通过改变嵌套十字单元的尺寸来实现相移量的覆盖。通过对阵列相位分布的分析,以及反射阵中每个单元上所需要的相位补偿,分别设计了9?9(28)81和15?15(28)225的阵列。文中详细阐述了阵列的设计过程,并分析了阵列大小对微带反射阵的影响。微带反射阵采用喇叭天线和Vivaldi天线作为馈源,采用正馈的方式,对不同馈源的阵列通过Ansoft HFSS设计仿真,结果显示,天线增益得到大幅度提高,实现在X波段的波束聚焦功能,性能良好。最后,在反射阵的基础上,本文设计了一款X波段的基于FSS的频率可重构的微带反射阵。该反射阵的单元结构是双矩形环,内环开圆形槽,两个环使用电容相连接,中间部分是四个PIN二极管。通过四个PIN二极管的通断状态形成两个工作状态,使其可以工作在9GHz和12.22GHz频率下。在此基础上,采用Vivaldi天线作为馈源,组成9?9的微带阵列,在HFSS中设计仿真,结果显示两个工作状态下微带反射阵天线正好谐振在9GHz和12.22GHz频率处,很好的实现了频率可重构。本文设计的结构都是基于FSS的应用,仿真软件中采用Floquet端口来模拟周期性结构,并在此基础上实现了基于FSS的极化可重构与频率可重构,验证了FSS在可重构天线中有巨大的应用前景。

关键词： FSS Floquet端口极化可重构频率可重构微带反射阵天线