可重構(gòu)平面反射陣天線研究.pdf

1、平面微帶反射陣天線結(jié)合了傳統(tǒng)拋物面天線和相控陣天線的部分優(yōu)勢，具有體積小、成本低、易集成、高增益、能實(shí)現(xiàn)精確波束指向的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在衛(wèi)星通信中。但是傳統(tǒng)的反射陣結(jié)構(gòu)一旦確定，主波束指向也就固定了?？芍貥?gòu)平面反射陣天線通過在傳統(tǒng)微帶反射陣天線上引入了電可調(diào)器件，使得反射陣天線在不改變反射陣陣列結(jié)構(gòu)的前提下，就可實(shí)現(xiàn)反射陣天線的主波束在一定范圍內(nèi)的精確波束掃描，這使得可重構(gòu)微帶反射陣天線在雷達(dá)和長距離通信系統(tǒng)中有著廣闊的發(fā)展前景。

2、>　　本文首先回顧了一下微帶反射陣天線的發(fā)展背景，然后重點(diǎn)介紹了可重構(gòu)微帶反射陣的研究背景和研究現(xiàn)狀，并且就反射陣的設(shè)計(jì)原理和方法給出了詳細(xì)的介紹和總結(jié)，這為本文后續(xù)內(nèi)容的開展奠定了一個扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。
　　本文基于雙開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，提出一種頻率可重構(gòu)反射陣單元的設(shè)計(jì)，通過改變開口環(huán)上PIN管的通斷狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)4.6GHz和5.8GHz的頻率可調(diào)特性，且在兩種狀態(tài)下，利用上面單元構(gòu)成的15?15共225個反射陣陣元，通過調(diào)控反射陣

3、單元上加載的電容值，在不改變反射陣的結(jié)構(gòu)前提下均可以實(shí)現(xiàn)二維方向上的波束掃描，掃描角度可達(dá)60°；接著又在此基礎(chǔ)上，改變雙開口諧振環(huán)的開口位置，提出一種雙頻雙極化的反射陣天線設(shè)計(jì)，在兩種正交極化模式下反射陣單元的工作頻率不同，工作頻率分別為4.2GHz和6.5GHz，且含225個單元的反射陣天線通過調(diào)控反射陣單元上的變?nèi)荻O管電容值，在兩種正交極化模式下，均可以實(shí)現(xiàn)二維方向上的波束連續(xù)?60掃描。最后用固定電容替代變?nèi)荻O管，對雙頻雙極

4、化反射陣進(jìn)行了其中一個掃描角度的實(shí)驗(yàn)加工測試，測試結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了反射陣設(shè)計(jì)的有效性。
　　另外，本文提出了一種加載變?nèi)荻O管的1-bit數(shù)字可重構(gòu)反射陣天線設(shè)計(jì)，這種數(shù)字化的思想將反射陣單元需要的補(bǔ)償相位量化成兩種相差180°的相位，只需要反射陣單元有180°相移范圍即可，大大降低了反射陣單元對反射相移的需求，大大降低了可重構(gòu)反射陣天線設(shè)計(jì)的難度，同時提高了反射陣的工作帶寬。設(shè)計(jì)的20?20規(guī)模的反射陣天線在3.5

5、GHz工作頻率時，通過調(diào)控反射陣單元上加載的電容值，可實(shí)現(xiàn)二維方向上的波束掃描，波束可在?60進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。同樣地，采用固定電容，對其中一個掃描角度的反射陣進(jìn)行加工測試，測試結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好，同樣驗(yàn)證了數(shù)字化可重構(gòu)反射陣設(shè)計(jì)的有效性。
　　本文還提出了考慮變?nèi)荻O管實(shí)際偏置電路的傳統(tǒng)可重構(gòu)反射陣天線設(shè)計(jì)。前面提出的可重構(gòu)反射陣上的變?nèi)荻O管用固定電容替代，本文后面考慮實(shí)際偏置，研究實(shí)際偏置電路的加載對反射陣天線的影響，提出了實(shí)際