S波段雙圓極化微帶天線研究

《S波段雙圓極化微帶天線研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、第一章緒論§1.1圓極化微帶天線的發(fā)展概況及項目研究背景論文題目來源于中繼星通信的預(yù)研項目，內(nèi)容包括彈載平臺的全向天線和機載、車載設(shè)備的定向天線。要求對天線的方案進(jìn)行論證、仿真設(shè)計以及實驗調(diào)試。微帶天線作為一維小型化天線，以其低輪廓，易集成，可共型等優(yōu)點而得到■廣泛的應(yīng)用，而高性能圓極化天線在當(dāng)前的應(yīng)用中更加廣泛，圓極化微帶天線的實用意義主要體現(xiàn)在1:圓極化夭線可接收任意線極化來波，且其輻射波可由任意線極化天線收到，故電子偵察和干擾中普遍釆用圓極化天線；2：在通信，雷達(dá)的極化分極工作和電子對抗等應(yīng)用中廣泛應(yīng)用圓極化天線的旋向正交性；3：圓極化入射到對稱目標(biāo)（如平面，球面

2、等）時旋向逆轉(zhuǎn)，因此圓極化天線應(yīng)用于移動通信GPS等能抑制雨霧干擾和抗多徑反射。實現(xiàn)圓極化的方法大體可以分為3類。表1.1實現(xiàn)圓極化的3種方法產(chǎn)生機理實現(xiàn)形式單饋法論，利用簡并模分離元產(chǎn)生兩個輻射正交極化的簡并模工作。引入幾何微擾，方案多樣，適于各種形狀貼片。多饋法多個饋點饋電，由饋電網(wǎng)絡(luò)保證圓極化工作條件。可采用T型分支或3dB電橋等饋電網(wǎng)絡(luò)。多元法「便用多個線極化輻射元，原理與多饋點法相似,只是將每一饋點分別對一個線極化輻射元饋電。有并饋或串饋的多元組合，可看作天線陣。優(yōu)點無需外加的相移網(wǎng)絡(luò)和功率分配器，結(jié)構(gòu)簡單成本低適合小型化?？商岣唏v波比帶寬及圓極化帶寬，抑制交

3、叉極化，提高軸比。具備多饋法的優(yōu)點而饋電網(wǎng)絡(luò)較為簡化、增益高。SZ缺點帶寬窄，極化性能較差。饋電網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，成本較高，尺寸較大。結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高，尺寸大。極化的基本電參數(shù)是最大輻射方向上的軸比。軸比不大于3dB的帶寬，定義為天線的圓極化帶寬。軸比將決定天線的極化效率。任一圓極化波可分解為在時間，空間上均正交的等幅線極化波，由此得到實現(xiàn)圓極化的基本原理：產(chǎn)生兩個空間正交的線極化電場分量并使二者振幅相等（即簡并模人相位差90。，盡管圓極化天線形式各異，但產(chǎn)生機理萬變不離其宗。bVJ§1.2本文的內(nèi)容安排本文的內(nèi)容安排如下：闡述了項目來源及圓極化微帶天線的發(fā)展概況。做為設(shè)計

4、定向天線的理論基礎(chǔ),討論了縫隙耦合微帶天線的傳輸線模型和腔模理論。分析了矩量法計算口徑耦合微帶天線的基本原理。第三章,做為設(shè)計全向天線的理論基礎(chǔ),討論了圓貼片的空腔模型并計算了模的圓極化方向圖；用變分法分析了單點饋電的微擾夭線。第四章,重點介紹了定向天線的設(shè)計過程給出了天線的測試結(jié)果，并對天線設(shè)計進(jìn)行了經(jīng)驗總結(jié)。第五章,第矢章,介紹了采用微擾結(jié)構(gòu)工作于"你模的單饋點圓極化微帶天線的設(shè)計過程及實測結(jié)果；介紹了工作于尬口模的4點饋電的圓極化微帶夭線的設(shè)計及實測結(jié)果；介紹了工作于門模的縫隙耦合的圓極化微帶天線的設(shè)計過程及測試結(jié)果。提出了一些改進(jìn)的辦法。對全文工作的總結(jié)。第二章

5、定向天線的理論分析§2.1定向天線指標(biāo)分析該天線主要考慮用于飛機、車輛等運動載體。天線與射頻電子單元、天線平臺的接口方便、可靠。具體指標(biāo)如下:頻率范圍:發(fā)送：偉?仇,中心頻率給接收：fL2-fH2,中心頻率f02天線尺寸限制:180X470X20mm3半功率波束寬度:方位：18°;俯仰：$50°天線增益：天線收發(fā)方式:極化方式：收發(fā)分開，雙頻極化（發(fā)左旋，收右旋）極化軸比:不大于2dB駐波比：VSWRW1.5工作溫度:-20°C?45°C俯仰指向步進(jìn)可變跟蹤方式：從天線的指標(biāo)來分析，工作帶寬，雙圓極化以及微帶天線的陣列技術(shù)是需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。1.寬頻帶微帶天線技術(shù)

6、1寬頻帶特性一直是天線學(xué)者在理論和技術(shù)上研究的重要課題。微帶天線常用輸入駐波比VSWRW2.0來衡量其工作帶寬，一般微帶天線帶寬約2%。本項目中的定向天線需要收發(fā)共用，駐波比VSWRW1.5的天線工作頻帶需覆蓋發(fā)送、接收兩個頻段，最寬達(dá)12%以上，要達(dá)到這一指標(biāo)，其VSWRW2.0的帶寬大約在30%以上。傳統(tǒng)的貼片微帶天線為諧振式天線，帶寬很窄（約2%）,達(dá)不到要求,若采用行波式微帶天線，帶寬可以滿足要求,但增益達(dá)不到要求。天線能夠?qū)掝l帶工作是首要解決的關(guān)鍵技術(shù)。2?S波段微帶天線陣列技術(shù)考慮到天線尺寸不能太大，需要用同一陣面同時工作于發(fā)送與接收頻段，帶寬達(dá)12%以上，

7、還需要雙圓極化工作，在解決好寬帶和圓極化技術(shù)的同時，還需要考慮天線之間的互耦對天線性能的影響，并優(yōu)化饋電網(wǎng)絡(luò)，以減小損耗，最大限度的提高天線的口徑利用率。（提高天線增益）。3.圓極化技術(shù)要保證該天線的圓極化軸比在12%的帶寬內(nèi)小于2dB,就必須要求天線輻射場的兩個線極化分量幅度在邊頻點上都能盡量保證幅度相等，相位差90S任何的幅相誤差I(lǐng)P可能帶來軸比的惡化，這就對饋電網(wǎng)絡(luò)提出了較高的要求。雙頻段、雙極化是其要解決的關(guān)鍵問題?！?.2定向天線的實現(xiàn)方案為了實現(xiàn)寬頻帶工作，采用了縫隙耦合的單元組成陣列，這些單元工作頻帶較寬，同一單元可以實現(xiàn)雙