數(shù)字波束形成天線以及波束切換天線研究.pdf

1、隨著雷達(dá)、通信、移動(dòng)電視技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,數(shù)字波束形成天線和波束可控天線已廣泛用于各領(lǐng)域,并得到快速發(fā)展。在工程應(yīng)用背景下,本文主要對這數(shù)字波束形成天線和波束可控天線進(jìn)行了研究和討論,主要工作可概括如下:
　　 第一部分,對數(shù)字波束形成天線的研究。
　　 1、本文首先根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo),設(shè)計(jì)出了天線單元,之后設(shè)計(jì)出天線子陣。加工了100個(gè)子陣,測試結(jié)果表明天線子陣的帶寬大于1GHz,最高增益16.8dB,帶寬內(nèi)增益大于15

2、.8dB。從測試結(jié)果上看,天線陣列的一致性很好,方向圖偏差在±0.5dB內(nèi),滿足工程需求。
　　 2、提出了天線加載上層介質(zhì)板降低柵瓣的概念和理論。上層介質(zhì)板能夠優(yōu)化天線單元的方向圖,從而獲得降低掃描時(shí)在相應(yīng)方向上出現(xiàn)的柵瓣。通過1×10的均勻直線陣證明了這一方法的有效性,在一定掃描角度內(nèi)柵瓣可以至少降低5dB。
　　 第二部分,對波束可控微帶天線進(jìn)行的研究。
　　 1、設(shè)計(jì)了基于EBG結(jié)構(gòu)的波束可控U型縫隙微帶

3、天線。工作在5.5GHz時(shí)天線的最大輻射方向出現(xiàn)在22°增益為7.55dB。通過參數(shù)分析,波束可以被EBG結(jié)構(gòu)控制。根據(jù)測試結(jié)果,隨著EBG數(shù)量的變化,天線的波束可以指向16°、22°、31°。
　　 2、設(shè)計(jì)一種基于人工電磁結(jié)構(gòu)(AMC)的口徑耦合天線。根據(jù)仿真,天線的工作頻率為5.5GHz,輻射的波束指向21°時(shí)增益為6.4dB。文中對天線的參數(shù)進(jìn)行分析,波束的偏移角度與AMC結(jié)構(gòu)的有關(guān)。將AMC結(jié)構(gòu)變?yōu)橐慌?天線波束可以指

4、向11°。根據(jù)天線單元構(gòu)造1×2的子陣,陣列天線具有更高的增益和帶寬,并可以有波束的偏移。天線工作在5.5GHz時(shí)天線的波束指向?yàn)?6°,增益8.47dB。
　　 3、設(shè)計(jì)三種基于電磁帶隙(EBG)結(jié)構(gòu)的U型縫隙方向圖可重構(gòu)微帶天線。波束的偏移角度與EBG結(jié)構(gòu)的有關(guān)。根據(jù)這一特點(diǎn),提出了一種方向圖可重構(gòu)天線單元的方案。當(dāng)改變EBG上的開關(guān),天線共有幾種不同的工作模式。使用:EBG結(jié)構(gòu)的方向圖可重構(gòu)天線具有低損耗、波束控制等優(yōu)點(diǎn)。