微帶相控陣天線的分析與設(shè)計(jì).pdf

1、如今商業(yè)上車載預(yù)警雷達(dá)、無(wú)線通信以及射頻識(shí)別等方面對(duì)天線方向圖靈活控制的要求越來(lái)越高,從而使能夠滿足這些新需求的實(shí)用相控陣天線的研究成為許多學(xué)者研究和關(guān)注的對(duì)象。本文在詳細(xì)分析C形EBG結(jié)構(gòu)的帶隙特性、反射式模擬移相器以及單片機(jī)控制移相電路原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)制作了一個(gè)工作于2.4GHz帶有EBG結(jié)構(gòu)的四單元微帶相控陣天線系統(tǒng),測(cè)試結(jié)果表明:該天線可以實(shí)現(xiàn)-30°～30°波束連續(xù)掃描。為相控陣天線系統(tǒng)的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　

2、 本文首先設(shè)計(jì)了一種C形高阻表面EBG結(jié)構(gòu),在對(duì)該結(jié)構(gòu)的帶隙特性進(jìn)行詳細(xì)仿真分析的基礎(chǔ)上,將它應(yīng)用于四單元線性陣列天線的去耦設(shè)計(jì)中,由于EBG結(jié)構(gòu)降低了單元間的耦合,天線的輻射性能有了明顯的改善。
　　 接著,本文設(shè)計(jì)了微帶反射式模擬移相器和Wilkinson功分器,文中給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程,并對(duì)其進(jìn)行實(shí)物加工。移相器的測(cè)量結(jié)果表明,在中心頻率2.4GHz處,移相器的相移度達(dá)到了近230°,插入損耗在-1.45dB～-3.5dB

3、內(nèi)變化。Wilkinson功分器實(shí)測(cè)結(jié)果表明,輸入輸出端口回波損耗均小于-20dB,輸入和輸出端口間的傳輸損耗為-3.65dB,兩輸出端口間的隔離度為-21dB。
　　 然后,采用STC89C51單片機(jī)作為核心部件,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的移相控制電路。該電路通過(guò)改變輸入的四路數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓值,經(jīng)集成運(yùn)放放大后輸出所需電壓,并在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前掃描角度。
　　 最后,將所設(shè)計(jì)的EBG結(jié)構(gòu)、微帶四單元線陣、移相網(wǎng)絡(luò)、饋

4、電網(wǎng)絡(luò)以及移相器控制電路,經(jīng)過(guò)合理布局得到相控陣天線系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明:加入C形:EBG結(jié)構(gòu)后,天線的主瓣增益由未加時(shí)的11.45dBi增加到12.28dBi,后瓣電平則由-0.77dBi減小到-3.04dBi,前后輻射比增大了3.1dBi。測(cè)試結(jié)果表明:該天線能夠在中心頻率2.4GHz處,實(shí)現(xiàn)-30°～30°連續(xù)波束掃描。
　　 另外,論文提出了一款三單元H形縫隙耦合饋電貼片ESPAR相控陣天線,該天線通過(guò)分別改變加在兩側(cè)寄生