微帶相控陣天線的分析與設(shè)計.pdf

1、如今商業(yè)上車載預(yù)警雷達、無線通信以及射頻識別等方面對天線方向圖靈活控制的要求越來越高,從而使能夠滿足這些新需求的實用相控陣天線的研究成為許多學(xué)者研究和關(guān)注的對象。本文在詳細分析C形EBG結(jié)構(gòu)的帶隙特性、反射式模擬移相器以及單片機控制移相電路原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計制作了一個工作于2.4GHz帶有EBG結(jié)構(gòu)的四單元微帶相控陣天線系統(tǒng),測試結(jié)果表明:該天線可以實現(xiàn)-30°～30°波束連續(xù)掃描。為相控陣天線系統(tǒng)的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　

2、 本文首先設(shè)計了一種C形高阻表面EBG結(jié)構(gòu),在對該結(jié)構(gòu)的帶隙特性進行詳細仿真分析的基礎(chǔ)上,將它應(yīng)用于四單元線性陣列天線的去耦設(shè)計中,由于EBG結(jié)構(gòu)降低了單元間的耦合,天線的輻射性能有了明顯的改善。
　　 接著,本文設(shè)計了微帶反射式模擬移相器和Wilkinson功分器,文中給出了詳細的設(shè)計過程,并對其進行實物加工。移相器的測量結(jié)果表明,在中心頻率2.4GHz處,移相器的相移度達到了近230°,插入損耗在-1.45dB～-3.5dB

3、內(nèi)變化。Wilkinson功分器實測結(jié)果表明,輸入輸出端口回波損耗均小于-20dB,輸入和輸出端口間的傳輸損耗為-3.65dB,兩輸出端口間的隔離度為-21dB。
　　 然后,采用STC89C51單片機作為核心部件,設(shè)計實現(xiàn)了基于單片機的移相控制電路。該電路通過改變輸入的四路數(shù)字量來改變輸出電壓值,經(jīng)集成運放放大后輸出所需電壓,并在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前掃描角度。
　　 最后,將所設(shè)計的EBG結(jié)構(gòu)、微帶四單元線陣、移相網(wǎng)絡(luò)、饋

4、電網(wǎng)絡(luò)以及移相器控制電路,經(jīng)過合理布局得到相控陣天線系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明:加入C形:EBG結(jié)構(gòu)后,天線的主瓣增益由未加時的11.45dBi增加到12.28dBi,后瓣電平則由-0.77dBi減小到-3.04dBi,前后輻射比增大了3.1dBi。測試結(jié)果表明:該天線能夠在中心頻率2.4GHz處,實現(xiàn)-30°～30°連續(xù)波束掃描。
　　 另外,論文提出了一款三單元H形縫隙耦合饋電貼片ESPAR相控陣天線,該天線通過分別改變加在兩側(cè)寄生