雙頻Wilkinson功分器及介質頂相控陣天線研究.pdf

1、射頻識別技術(Radio Frequency Identification)是現代信息技術高速發(fā)展的產物,是全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、全球定位系統(tǒng)(GPS)等現代通信系統(tǒng)的關鍵技術。隨著科技的不斷進步,無線射頻識別技術得到了極快的發(fā)展,產品種類日益豐富,應用越來越廣泛,而功率分配器則是射頻前端的重要部件之一。
　　 功率分配器(簡稱功分器)是一種非常重要的微波無源器件,具有功率分配或者功率合成的功能。傳統(tǒng)的威爾金森(Wilki

2、nson)功分器只能工作在單一頻率和其奇次諧波處。隨著現代無線通信雙頻段、多頻段和寬帶化的發(fā)展,傳統(tǒng)的威爾金森功分器已經滿足不了要求,迫切需要功分器具有雙頻、多頻和寬帶化的特性。
　　 隨著空間技術的發(fā)展,特別是導彈等高速進攻性武器的出現,要求雷達能在更遠的距離和更廣的視角上發(fā)現和跟蹤目標。相控陣天線正是適應這種要求,在陣列天線基礎上發(fā)展起來的一種新的天線體制和技術。而在實際中,隨著相控陣掃描角的增加,相控陣的性能會惡化。例如掃

3、描角要滿足θ≤arcsin(λ/d-1),否則就會出現柵瓣。而介質頂相控陣的目的就是為了擴大相控陣的掃描角度,同時還具有天線罩保護的作用。
　　 在上述背景下,本文緊密結合課題需求,對雙頻威爾金森功分器以及介質頂相控陣天線進行了深入研究,主要研究內容包括以下幾個方面:
　　 1.介紹了傳統(tǒng)的威爾金森功分器的基本特性和工作原理,由匹配條件和無耗條件推導出了功分器各節(jié)傳輸線的阻抗,由功分器等效電路的A矩陣和Y矩陣求出了隔離電

4、阻的值。
　　 2.研究了雙頻傳輸線的理論,分別推導出了使其在工作在奇次諧波和偶次諧波(f0和2f0)的傳輸線阻抗與電長度的計算公式和工作在任意頻率的公式。結果表明雙頻傳輸線在設計的頻率上具有阻抗變換的作用。
　　 3.基于雙頻傳輸線理論設計了一個簡單的等功分雙頻功分器,結果表明具有雙頻特性,但是由于沒有分析隔離電阻阻值的原因,輸出端口的反射系數和隔離度都不好。
　　 4.介紹了奇偶模法的基本原理,用奇偶模法分析

5、了等功分雙頻功分器的隔離電阻,從而有效的改善了功分器輸出端口的反射系數和隔離度。并由傳輸線理論和網絡思想分別設計了等分和不等分的雙頻威爾金森功分器,其結果證明了設計公式的正確性。
　　 5.介紹了耦合線理論,將耦合線引入了雙頻威爾金森功分器的設計中。耦合線的引入可以使功分器的結構簡化,并且可以使功分器輸入端反射系數,輸出端反射系數和隔離度的帶寬都有明顯的提高。
　　 6.根據介質頂相控陣天線要求的角度放大系數,在外表面是

6、半球面的情況下,推導出了賦形面,即內表面的設計公式,并給出了不同介電常數和不同角度放大系數情況下的賦形面的形狀。
　　 7.推導出了介質項相控陣天線的配相公式,給出了不同掃描角相控陣天線的配相示意圖。
　　 8.介紹了幾種常用的天線罩分析方法,運用四端網絡理論推導出了計算平行極化波和垂直極化波反射系數和透射系數的計算公式,給出了這兩種極化波的反射系數和透射系數隨入射角,介質厚度等參數的變化曲線。
　　 9.本文對