基于介質(zhì)諧振器的ESPAR陣列天線的研究及設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間：2020-12-09 23:08
相控陣天線的波束控制能力傳統(tǒng)上由移相器提供。然而,移相器占據(jù)相控陣系統(tǒng)相當(dāng)大的成本且移相器在X波段及以上有相當(dāng)大的損耗。使用變?nèi)荻䴓O管或pin二極管代替移相器的電控?zé)o源陣列天線（ESPAR）能降低系統(tǒng)功耗和成本,對(duì)商業(yè)化應(yīng)用有很大的前景。本文研究包含三個(gè)方面:第一,研究了不同的縫隙形狀對(duì)天線性能的影響,提出了一種工作在3GHz的“hourglass”形縫隙耦合微帶ESPAR陣列天線,通過改變加載在寄生貼片上的電抗值實(shí)現(xiàn)不同的波束轉(zhuǎn)向,HFSS仿真實(shí)驗(yàn)表明,該陣列能在維持阻抗匹配的情況下,實(shí)現(xiàn)-37°～370連續(xù)波束轉(zhuǎn)向,最大輻射增益能達(dá)到9.14dBi。第二,提出了一種激勵(lì)TE113高階模的電控?zé)o源陣列天線（ESPAR）,該陣列由一個(gè)饋電穿孔介質(zhì)諧振器（PDR）和兩個(gè)寄生穿孔介質(zhì)諧振器組成,通過縫隙耦合饋電。采用穿孔技術(shù)降低介質(zhì)諧振器的相對(duì)介電常數(shù)從而提高天線帶寬,改變加載在寄生介質(zhì)諧振器上的電抗值實(shí)現(xiàn)主瓣方向圖的轉(zhuǎn)向。該ESPAR陣列天線-lOdBi相對(duì)帶寬約為 18.3%（10.09GHz～12.11GHz）,在 11GHz能實(shí)現(xiàn)-32°～32°波束轉(zhuǎn)向,且在波束轉(zhuǎn)向過程中維持阻抗...
【文章來源】：云南大學(xué)云南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：66 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１單極子和偶極子ＥＳＡＰＲ??ＥＳＰＡＲ陣列天線的阻抗帶寬是一個(gè)主要問題，為了提高阻抗帶寬，文獻(xiàn)［８？１０］??
ＥＳＡＰＲ（１３］?ＥＳＰＡＲ［１４］??圖１．１單極子和偶極子ＥＳＡＰＲ??ＥＳＰＡＲ陣列天線的阻抗帶寬是一個(gè)主要問題，為了提高阻抗帶寬，文獻(xiàn)［８？１０］??報(bào)道了利用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)帶寬的拓寬，如采用Ｋｏｃｈ分形結(jié)構(gòu)［８］，雙曲線??交叉偶極子［９］和增加耦合多導(dǎo)體條帶［１０］�？紤]到寄生單元之間的相互耦合效應(yīng)對(duì)??系統(tǒng)效率的影響，文獻(xiàn)［１１］使用超材料減少寄生單元間的耦合作用。但上述的不同??結(jié)構(gòu)的ＥＳＡＰＲ天線增益仍然較低，為了提高增益并且提高阻抗帶寬，文獻(xiàn)［１２］使??用單極子天線結(jié)合十二個(gè)寄生單極子通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)饋電，阻抗帶寬為３２．０％，??增益大約為９．０ｄＢｉ。??由于單極子和偶極子的剖面都太高，在移動(dòng)終端上很難得以應(yīng)用。為此，ｊｕｎｗｅｉ??３??
阻抗帶寬寬，損耗低，無表面波激勵(lì)［２６￣２９］。為此，ＲｅｚａＭｏｖａｈｅｄｉｎｉａ和??Ｍｏｈａｍｍａｄ?ＲｅｚａＣｈａｈａｒｍｉｒ等人把介質(zhì)諧振器天線（ＤＲＡ）作為輻射單元設(shè)計(jì)了??介質(zhì)諧振器ＥＳＡＰＲ陣列天線［３０￣３５］。圖１．３給出了?ＤＲＡ－ＥＳＡＰＲ的部分設(shè)計(jì)。文??獻(xiàn)［３０］設(shè)計(jì)了由微帶線直接激勵(lì)的Ｈ面耦合介質(zhì)諧振器ＥＳＡＰＲ陣列天線，該陣列??包含一個(gè)中心饋電的介質(zhì)諧振器天線（ＤＲＡ）和兩個(gè)寄生介質(zhì)諧振器，三個(gè)介質(zhì)??諧振器尺寸相同且介電常數(shù)都為３５．９，通過改變加載在寄生介質(zhì)諧振器上的電控??值，實(shí)現(xiàn)了?Ｈ面上－３０°到３０°連續(xù)的波束轉(zhuǎn)向。值得一提的是Ｈ面耦合不改變??介質(zhì)諧振器天線的極化模式，對(duì)于Ｅ面耦合的介質(zhì)諧振器ＥＳＰＡＲ，文獻(xiàn)［３１］使用??縫隙耦合饋電方式，設(shè)計(jì)了?Ｅ面耦合的線極化三單元介質(zhì)諧振器電控?zé)o源陣列天??線（ＤＲＡ－ＥＳＰＡＲ），實(shí)現(xiàn)了更大的波束轉(zhuǎn)向，同時(shí)，［３１］中將三單元的ＤＲＡ－ＥＳＰＡＲ??擴(kuò)展到五單元的ＤＲＡ－ＥＳＰＡＲ［３２］以及提出了以ＤＲＡ－ＥＳＡＰＲ子陣列實(shí)現(xiàn)更大陣列??布置的相關(guān)理論
本文編號(hào)：2907620
【文章來源】：云南大學(xué)云南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：66 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１單極子和偶極子ＥＳＡＰＲ??ＥＳＰＡＲ陣列天線的阻抗帶寬是一個(gè)主要問題，為了提高阻抗帶寬，文獻(xiàn)［８？１０］??
ＥＳＡＰＲ（１３］?ＥＳＰＡＲ［１４］??圖１．１單極子和偶極子ＥＳＡＰＲ??ＥＳＰＡＲ陣列天線的阻抗帶寬是一個(gè)主要問題，為了提高阻抗帶寬，文獻(xiàn)［８？１０］??報(bào)道了利用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)帶寬的拓寬，如采用Ｋｏｃｈ分形結(jié)構(gòu)［８］，雙曲線??交叉偶極子［９］和增加耦合多導(dǎo)體條帶［１０］�？紤]到寄生單元之間的相互耦合效應(yīng)對(duì)??系統(tǒng)效率的影響，文獻(xiàn)［１１］使用超材料減少寄生單元間的耦合作用。但上述的不同??結(jié)構(gòu)的ＥＳＡＰＲ天線增益仍然較低，為了提高增益并且提高阻抗帶寬，文獻(xiàn)［１２］使??用單極子天線結(jié)合十二個(gè)寄生單極子通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)饋電，阻抗帶寬為３２．０％，??增益大約為９．０ｄＢｉ。??由于單極子和偶極子的剖面都太高，在移動(dòng)終端上很難得以應(yīng)用。為此，ｊｕｎｗｅｉ??３??
阻抗帶寬寬，損耗低，無表面波激勵(lì)［２６￣２９］。為此，ＲｅｚａＭｏｖａｈｅｄｉｎｉａ和??Ｍｏｈａｍｍａｄ?ＲｅｚａＣｈａｈａｒｍｉｒ等人把介質(zhì)諧振器天線（ＤＲＡ）作為輻射單元設(shè)計(jì)了??介質(zhì)諧振器ＥＳＡＰＲ陣列天線［３０￣３５］。圖１．３給出了?ＤＲＡ－ＥＳＡＰＲ的部分設(shè)計(jì)。文??獻(xiàn)［３０］設(shè)計(jì)了由微帶線直接激勵(lì)的Ｈ面耦合介質(zhì)諧振器ＥＳＡＰＲ陣列天線，該陣列??包含一個(gè)中心饋電的介質(zhì)諧振器天線（ＤＲＡ）和兩個(gè)寄生介質(zhì)諧振器，三個(gè)介質(zhì)??諧振器尺寸相同且介電常數(shù)都為３５．９，通過改變加載在寄生介質(zhì)諧振器上的電控??值，實(shí)現(xiàn)了?Ｈ面上－３０°到３０°連續(xù)的波束轉(zhuǎn)向。值得一提的是Ｈ面耦合不改變??介質(zhì)諧振器天線的極化模式，對(duì)于Ｅ面耦合的介質(zhì)諧振器ＥＳＰＡＲ，文獻(xiàn)［３１］使用??縫隙耦合饋電方式，設(shè)計(jì)了?Ｅ面耦合的線極化三單元介質(zhì)諧振器電控?zé)o源陣列天??線（ＤＲＡ－ＥＳＰＡＲ），實(shí)現(xiàn)了更大的波束轉(zhuǎn)向，同時(shí)，［３１］中將三單元的ＤＲＡ－ＥＳＰＡＲ??擴(kuò)展到五單元的ＤＲＡ－ＥＳＰＡＲ［３２］以及提出了以ＤＲＡ－ＥＳＡＰＲ子陣列實(shí)現(xiàn)更大陣列??布置的相關(guān)理論
本文編號(hào)：2907620
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