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微带反射阵列天线的研究与设计

作　者: 吴春红
导　师: 汪敏
学　校: 南京理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 微带反射阵列相位补偿双层宽带
分类号: TN822
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着近代微波通讯、卫星通讯以及航天技术的迅猛发展,抛物面天线扮演着日益重要的角色。但是,由于现代社会对通讯系统灵活机动的要求,传统的抛物面天线笨重、体积庞大的劣势已经日益显现。为了克服抛物面天线的这些缺陷,国外的学者提出了低剖面的微带反射阵列天线结构,这种微带反射阵列天线综合了反射面天线和微带阵列天线的优点,以其重量轻、体积小、价格便宜易于制造特别是易于和其他物体共形、易与微带电路集成等优点,从1978年提出来后就受到了很高的重视并得到快速的发展。本文的研究即围绕微带反射阵列天线的设计展开。本文首先阐述了微带反射阵列天线的工作原理和基本的结构类型,详细研究和讨论了实现相移补偿的各种微带反射元的结构和原理,深入探讨了仿真反射元相移曲线的波导模拟器技术。针对微带反射阵列天线带宽窄的缺点,本文对影响微带反射阵列天线工作带宽的因素进行深入分析,重点研究了采用双层贴片层叠来扩展带宽的方法,并在理论基础上设计了一款工作在Ku波段的宽带微带反射阵列。首先通过数值仿真软件HFSS仿真得到双层微带贴片单元的相移曲线,结果表明它具有良好的宽带性能。在此基础上,研制出有161个单元、由圆锥喇叭馈电的偏馈微带反射阵列。仿真与测试结果表明,阵列主波束在偏离阵列法线方向20°方向,增益为25dB左右,带宽大约为20％。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-11
  1.1 研究背景与意义  7-8
  1.2 发展历史与研究现状  8-9
  1.3 本文研究内容  9-11
2 微带反射阵列天线的基本原理与总体分析  11-20
  2.1 微带反射阵列天线的基本原理  11-15
    2.1.1 反射波相位差的计算  11-13
    2.1.2 典型的相移补偿方式  13-15
  2.2 微带反射阵列天线结构设计  15-17
  2.3 微带反射阵列辐射特性分析  17-18
  2.4 微带反射阵列天线的带宽  18-19
    2.4.1 反射阵元自身的工作带宽  18
    2.4.2 不同位置单元的空间相移  18-19
    2.4.3 单元之间的间距  19
    2.4.4 馈源的工作带宽  19
  2.5 本文中微带反射阵列的设计要求  19-20
3 微带反射阵列单元相移特性研究  20-37
  3.1 波导模拟器  20-22
  3.2 不同结构类型反射单元的相移特性研究  22-27
    3.2.1 加载相位延迟线型反射单元移相特性  22-23
    3.2.2 加载缝隙型反射单元移相特性  23-24
    3.2.3 改变贴片尺寸型反射单元移相特性  24-27
  3.3 宽带反射单元的设计  27-36
    3.3.1 增加反射单元带宽的方法  27-30
    3.3.2 双层贴片层叠方式设计宽带反射单元  30-36
  3.4 本章小结  36-37
4 微带反射阵列天线整体设计  37-46
  4.1 馈源喇叭的设计  37-39
  4.2 天线整体结构设计  39-41
    4.2.1 馈电结构  39-40
    4.2.2 单元间距的选择  40
    4.2.3 微带阵列的布局  40-41
  4.3 微带阵列整体仿真结果  41-45
  4.4 本章小结  45-46
5 天线的加工与测试  46-53
  5.1 馈源喇叭的加工测试  46-48
  5.2 微带阵列的加工  48-49
  5.3 微带反射阵列整体的测试结果  49-52
  5.4 本章小结  52-53
结束语  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-57

微带反射阵列天线的研究与设计

内容摘要

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