【摘 要】
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近年来,通信技术得到了迅猛的发展,对高增益天线性能的要求随之变高。传统的微带反射阵天线和微带透射阵天线均可以代替体积大、制作困难的抛物面天线,它采用馈源对反（透）射阵面进行空间馈电。而圆极化介质反射阵天线和圆极化介质透射阵天线在微带结构的基础上均具有高抗干扰性、低高频损耗、宽带宽等优点,但是其相关研究仍在起步阶段,因此成为国内外研究热点。本文从圆极化反射阵天线及圆极化透射阵天线的工作原理出发,利用
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近年来,通信技术得到了迅猛的发展,对高增益天线性能的要求随之变高。传统的微带反射阵天线和微带透射阵天线均可以代替体积大、制作困难的抛物面天线,它采用馈源对反（透）射阵面进行空间馈电。而圆极化介质反射阵天线和圆极化介质透射阵天线在微带结构的基础上均具有高抗干扰性、低高频损耗、宽带宽等优点,但是其相关研究仍在起步阶段,因此成为国内外研究热点。本文从圆极化反射阵天线及圆极化透射阵天线的工作原理出发,利用介质谐振器结构对电磁波的调控作用,设计了基于六棱柱介质谐振器的圆极化介质反射阵单元和基于椭圆柱介质谐振器的圆极化介质透射阵单元。详细分析了这两种单元的圆极化机理及单元特性,这两种单元均具有高极化转换效率和宽极化转换频带的优点。通过这两种单元相位的连续性分别设计了圆极化介质反射阵天线和圆极化介质透射阵天线,并采用3D打印技术进行实物加工,仿真与实测结果一致性较好。下面将简单地概括本文的研究内容:首先,本文基于六棱柱介质谐振器结构设计了一款圆极化介质反射阵单元。在圆极化特性表现上,该单元在13.2 GHz～14.9 GHz的频带内均可以实现线极化入射波到圆极化反射波的转换;在相位特性上,通过调整六棱柱介质谐振器部分的高度实现了超过360°的连续相位变化,且相移曲线相互平行,宽带特性良好。基于上述圆极化介质反射阵单元,设计了一款基于连续相位算法实现的圆极化介质反射阵天线。通过HFSS-MATLAB-API工具库实现其反射阵面的快速建模。该天线的最大增益为18.1d Bi,其3-d B轴比带宽和1-d B增益带宽分别达到15%和17.9%,仿真与实测结果一致性较好。然后,本文基于椭圆柱介质谐振器结构设计了一款宽极化转换频带、高极化转换效率的圆极化介质透射阵单元。在圆极化特性表现上,该单元在28.2 GHz～33.3 GHz内均可以实现从线极化入射波到圆极化透射波的转换;在相位特性上,通过调整该单元的介质基板厚度实现了超过360°的连续相位变化,相移曲线线性度好且相互平行,宽带特性良好。基于上述圆极化介质透射阵单元,设计了一款主阵面容错率高、无馈源遮挡问题的圆极化介质透射阵天线。通过HFSS-MATLAB-API工具库实现透射阵面的快速建模。该天线最高增益为25.1 d Bi,口径效率为40.3%,1-d B增益带宽和3-d B轴比带宽分别达到13.3%和17%,仿真与实测结果一致性较好。
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