復(fù)合空饋陣組陣技術(shù)的研究.pdf

1、本論文研究微帶貼片單元的復(fù)合式印刷空饋陣天線及其組合技術(shù)，以期實(shí)現(xiàn)高增益的同時(shí)仍保有可用的公共頻帶寬度。 為了提高微帶貼片天線的增益、并避免微帶貼片陣的復(fù)雜饋線網(wǎng)絡(luò)，本文立足于Fabry-Perot諧振器天線的原理，采用諧振器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案：采用頻率選擇表面（FSS）為蓋板、U形縫隙加載的矩形貼片或雙層堆疊式貼片（下貼片同軸饋電、上貼片耦合饋電）為輻射器、以及人工磁導(dǎo)體（AMC）為反射基板。首先研究了通過增加基板-蓋板間距提高復(fù)

2、合式印刷空饋陣天線的增益，這種方法雖然明顯提高了天線最高增益（～5 dB），但其公共頻帶寬度只有不到2％，幾乎無法實(shí)際應(yīng)用。然后，從展寬天線頻帶的角度出發(fā)，研究了通過減小板材介電常數(shù)（εr從3.2改為2.2）展寬復(fù)合式印刷空饋陣天線的頻帶，并從加工精度和仿真時(shí)間兩方面考慮，將天線設(shè)計(jì)的中心頻率從14 GHz搬移到10 GHz。設(shè)計(jì)結(jié)果表明，這種方法確實(shí)起到了展寬天線頻帶的作用。因此后續(xù)對(duì)復(fù)合式印刷空饋陣子陣單元及其陣列的研究，都采用了ε

3、r=2.2的板材并設(shè)計(jì)在10 GHz附近。 為了同時(shí)獲得高增益和寬頻帶，本文提出了先設(shè)計(jì)寬頻帶中等增益的復(fù)合式印刷空饋陣子陣單元，再用該子陣單元組合成寬頻帶高增益的天線陣的思路。為了方便組陣，對(duì)子陣單元的設(shè)計(jì)提出了以下三個(gè)方面的改進(jìn)：（1）子陣單元的輪廓設(shè)計(jì)為正六邊形以方便組陣時(shí)采用蜂窩狀結(jié)構(gòu)；（2）子陣單元的饋源由U形縫隙加載的矩形貼片換成下貼片同軸饋電、上貼片耦合饋電的雙層堆疊式貼片以改善饋源所輻射波瓣圖的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性；（3）

4、FSS和AMC的每圈貼片都采用正六邊形網(wǎng)格布局以減小其在對(duì)角線平面的非對(duì)稱性，但同時(shí)仍保持FSS由內(nèi)圈到外圈貼片邊長(zhǎng)的錐削變化以及AMC由內(nèi)圈到外圈貼片邊長(zhǎng)的逆錐削變化以實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償。 本文采用以上方法設(shè)計(jì)的復(fù)合式印刷空饋陣子陣單元經(jīng)由在CST里的仿真和結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選，加工出的樣品經(jīng)測(cè)試結(jié)果為：公共頻帶（回波損失≤-10 dB&增益跌落≤-2 dB&副瓣電平≤-15 dB）為9.57～10.32 GHz，即7.54％；最高增益16