【摘 要】
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波束扫描天线可实现多个目标方向的通信,能够有效提高通信效率,但存在扫描范围小和成本高等问题。本文基于复合左右手传输线理论、传输线的阻抗变换原理和液晶的电控机理设计波束扫描天线,分别从提高天线的波束扫描范围、降低尺寸与成本等方面来展开研究,具体工作内容如下:1.基于复合左右手结构的频率扫描天线研究。研究了复合左右手传输线理论,结合传输线的阻抗变换原理设计微带平面复合左右手单元结构,基于该单元设计天线
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波束扫描天线可实现多个目标方向的通信,能够有效提高通信效率,但存在扫描范围小和成本高等问题。本文基于复合左右手传输线理论、传输线的阻抗变换原理和液晶的电控机理设计波束扫描天线,分别从提高天线的波束扫描范围、降低尺寸与成本等方面来展开研究,具体工作内容如下:1.基于复合左右手结构的频率扫描天线研究。研究了复合左右手传输线理论,结合传输线的阻抗变换原理设计微带平面复合左右手单元结构,基于该单元设计天线阵列来实现频率扫描,并采用微带T型功分馈电网络对天线阵列进行馈电。结果表明该天线在9.3GHz-10.9GHz的频段内,波束可从-50°偏转至+55°,峰值增益为13.5d B,相较传统频率扫描天线,该天线波束扫描范围大、增益高,降低了设计复杂度与加工成本。2.基于半模梳状基片集成波导结构的定频波束扫描天线研究。基于传输线阻抗变换原理设计半模梳状基片集成波导结构,并结合复合左右手传输线理论设计倒U型复合左右手结构,有效的减少了天线尺寸与成本;在倒U型槽中间引入变容二极管设计可调复合左右手结构,通过增加变容二极管在等效总电容中的比例来扩大扫描角度。结果表明该天线在4.2GHz实现了-61°至+63°的扫描范围。3.基于液晶的圆极化定频波束扫描天线研究。研究了液晶的电控原理并设计液晶移相器,在每个移相器单元后面引入耦合馈电枝节,从而实现天线的波束调控。为了实现圆极化在微带天线上引入正交槽。结果表明该天线在12.6GHz实现了±20°的扫描范围,并在扫描过程中始终保持圆极化的辐射方式。天线整体尺寸较小且损耗低,达到了设计目的。
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