【摘要】：眾所周知,能夠實現多功能、高增益、低剖面以及寬波束掃描性能的超寬帶陣列天線在更新換代的無線通信系統(tǒng)中受到廣泛的應用,但傳統(tǒng)的陣列天線因為受到單元之間的耦合效應的影響,導致其性能難以得到進一步的提升。針對這個問題,本文結合當今國內外緊耦合陣列天線以及可重構天線的研究現狀,主要開展了以下兩個方面的工作:1、設計了一款工作在2-6GHz的緊耦合陣列天線。設計過程中,首先,分析該結構下的周期天線單元的阻抗特性,并依據該特性設計了一個具有寬帶阻抗匹配與平衡饋電功能的饋電結構;其次,對該周期天線單元及其組成的8×8有限大陣列天線進行仿真和分析,結果表明,此天線在2-6GHz(VSWR≤3:1)的工作頻段內,可以實現±45°的波束掃描性能;最后,根據仿真結果,對天線進行實物的加工和測試。2、設計了一款能夠在3-9GHz與13-16GHz兩個工作頻段間切換的基于可重構技術的緊耦合陣列天線。設計過程中,首先,進行方案的選擇,由于超寬帶緊耦合陣列天線在低頻處的增益較小,為了達到指標要求,本文提出一種基于可重構技術的緊耦合陣列天線——在普通偶極子天線單元之間加入耦合部分,通過控制耦合部分的斷開與連接,實現兩種工作模式的切換。斷開后單元形式為普通偶極子,而連接后在加長普通偶極子天線臂的有效輻射長度的同時,增強了天線單元之間的耦合效應,使得普通偶極子天線單元轉變?yōu)榫o耦合偶極子天線單元,這不僅使得天線工作頻段轉移到低頻段,而且拓展了低頻處的工作帶寬;其次,分析普通偶極子與緊耦合偶極子兩種工作模式下該周期性天線單元的阻抗特性,在此基礎上設計了一個能夠同時適用于兩種工作模式的饋電結構;再次,對兩種工作模式的周期天線單元及其組成的8×8有限大陣列天線進行仿真與分析,結果表明,所設計的天線處于緊耦合偶極子工作模式時,工作在3-9GHz(VSWR≤3:1),可以實現±45°的波束掃描性能,處于普通偶極子工作模式時,工作在13-16GHz(VSWR≤3:1),可以實現±30°的波束掃描性能;接下來,利用HFSS仿真軟件Lumped RLC與Finite Conductivity邊界條件,在原模型中加入PIN二極管的等效電路模型及其直流偏置電路并進行仿真,其結果與之前理想狀態(tài)下的仿真結果基本一致;最后,根據仿真結果,對天線單元進行實物的加工與測試。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN820.15
【圖文】：

作帶寬得到進一步地拓展，該陣列天線最終能夠實現四倍頻的阻抗帶寬。自此以后，緊耦合陣列天線因其具有優(yōu)越的性能，開始被廣泛研究。圖1.1 文獻[6]中提到的 CSA 天線圖1.2 文獻[7]中 Munk 提出的天線[7]在文獻[8]中，作者提出了一種具有雙極化特性的 CSA 陣列天線，通過利用緊密排布的偶極子單元之間強烈的耦合效應以及在所設計的陣列天線上方加載介質覆蓋層，使得該陣列天線最終能夠達到了 9:1 的阻抗帶寬。

緊耦合陣列天線因其具有優(yōu)越的性能，開始被廣泛研究。圖1.1 文獻[6]中提到的 CSA 天線圖1.2 文獻[7]中 Munk 提出的天線[7]在文獻[8]中，作者提出了一種具有雙極化特性的 CSA 陣列天線，通過利用緊密排布的偶極子單元之間強烈的耦合效應以及在所設計的陣列天線上方加載介質覆蓋層，使得該陣列天線最終能夠達到了 9:1 的阻抗帶寬。

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