一種低剖面寬頻帶相控陣天線的研究.pdf

1、常規(guī)陣列天線只能輻射定向波束，但在饋電網(wǎng)絡(luò)部分加上一些移相器等電掃描器件后，就可以實(shí)現(xiàn)輻射波束的空間掃描，這樣的天線稱為相控陣天線。相控陣技術(shù)現(xiàn)在有非常多的應(yīng)用領(lǐng)域，比如在雷達(dá)、射電天文、天氣預(yù)報(bào)、空中交通管制、電臺廣播、移動無線通信等領(lǐng)域已經(jīng)有著非常多的應(yīng)用實(shí)例，尤其隨著4G的廣泛部署、5G的積極研究，相控陣技術(shù)會在無線移動通信領(lǐng)域有更大的市場發(fā)展空間。
　　現(xiàn)在很多相控陣天線都需要低輪廓、寬頻帶特性。因此，面對相控陣天線的小型

2、化和寬頻帶等需求，應(yīng)該有新的研究方法與設(shè)計(jì)思路。
　　本論文研究并設(shè)計(jì)了一種低剖面寬頻帶相控陣天線，主要工作包括：
　　1.研究并設(shè)計(jì)了一種新型低剖面平面單臂螺旋天線，通過在螺旋臂背部加載金屬圓盤調(diào)節(jié)天線的輸入阻抗，可以使天線高度降低到00.119?(傳統(tǒng)平面單臂螺旋天線高度的一半左右)時，所設(shè)計(jì)的新型低剖面天線在寬頻帶內(nèi)具有非常好的工作性能。實(shí)測結(jié)果表明，天線的電壓駐波比小于1.45（相對帶寬11％），有很好的阻抗匹配特性

3、，且天線在高、低頻點(diǎn)的增益大于7dBic，滿足對天線單元的指標(biāo)要求。
　　2.用新型低剖面平面單臂螺旋天線作為天線單元進(jìn)行了24元流線型陣列布局，減小了載體運(yùn)動時的風(fēng)阻。通過在陣列天線的反射板上開孔，將所有天線單元的饋電同軸線的外導(dǎo)體分開，使天線單元、反射板、同軸線之間不構(gòu)成電流回路，從而降低了單元之間的互耦。陣列天線波束掃描結(jié)果表明，波束掃描到天頂方向時，最大增益在高、低頻分別為19.3dBic、18.8dBic，交叉極化比在2

4、5dB以上，其軸比優(yōu)于3dB；在要求的波束掃描角域范圍內(nèi)（0°≤φ≤360°，?≤65°），流線型陣列天線的增益在高、低頻點(diǎn)均大于11.5dBic。
　　3.設(shè)計(jì)了一個一分二十四的緊湊型微帶功分器對24個天線單元進(jìn)行饋電。通過提出一種具有空間旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的環(huán)形功分器，使得整個功分器的結(jié)構(gòu)非常緊湊。同時由于采用了微帶線形式，也使得整個饋電網(wǎng)絡(luò)的剖面特別低。測試結(jié)果表明，在工作頻帶內(nèi)，所設(shè)計(jì)的緊湊型微帶功分器有很好的傳輸性能，總輸入端口的

5、反射系數(shù)在-22dB以下，傳輸損耗在高、低頻分別小于0.5dB、0.3dB；傳輸一致性較好，24條支路輸出信號的幅度最大相差0.4dB，相位最大相差4°；任意兩條支路之間的隔離度都在20dB以上。
　　4.對設(shè)計(jì)的24元流線型陣列天線、緊湊型微帶功分器進(jìn)行了實(shí)物加工并與選購的移相器進(jìn)行了系統(tǒng)組裝與測試。測試結(jié)果表明，本論文設(shè)計(jì)的相控陣天線總端口的電壓駐波比滿足指標(biāo)要求，在整個頻帶內(nèi)小于1.6；波束掃描到天頂方向時高、低頻增益分別為