基于超材料的新型传输阵列研究

摘要

平面微带传输阵可以实现天线整体波束形状和指向的变化，为了实现批量生产、降低成本以及在移动、共形等等特殊环境下的要求，微带阵列天线的优势就凸显了出来，作为一种新型天线，在达到了高增益性能的要求下，结构尽可能的简单，易实现成为天线主流研究方向，尤其是在电磁场、无线信息通讯和卫星通讯等领域。 本文对新型平面微带传输阵进行了研究。首先，主要介绍了传输阵的研究背景及其意义，并对传输阵的国内外研究现状进行了搜集、总结和介绍。同时，对微带传输阵天线的发展及其基本工作原理进行了具体的说明，同时给出了一种常用的相位补偿计算方法，然后总结了一些近年来常见的相位补偿单元及其具体的天线性能数据。 其次，主要介绍了两种基于双共形环阵元的微带传输阵天线的设计过程，分别是双层平面微带传输阵和三层平面微带传输阵天线。通过改变双共形阵元的物理尺寸，实现相位补偿。对所设计的双层阵列天线进行仿真、制作及实测，两层平面传输阵的仿真峰值增益27.59dB，三层传输阵仿真的阵列增益达到最大约为26.41dB，与双层传输阵天线相比，增益减少了1.18dB，但带宽有所提高，双层传输阵的增益带宽是从9.3GHz到10.5GHz，相对带宽约为12.1%，而三层传输阵的增益带宽是从9.2GHz到11.2GHz，相对带宽约为19.6%，增加了约7.5%。同时，双层传输阵列天线的测量结果与仿真结果较为吻合。 然后，提出了一种基于有缺口的方形环阵元结构的宽带1-Bit的数字化传输阵，仿真结果表明，1-Bit的数字化传输阵的1dB增益带宽是从8.4GHz到10.8GHz，其相对带宽约为25%，具有较好的带宽。 最后，主要是对上面四章的工作进行了总结和讨论。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外现状

1.3论文的主要研究工作及内容安排

第二章 传输阵列天线的基本理论

2.1微带传输阵天线

2.2微带传输阵天线的基本工作原理

2.3 补偿相位计算方法

2.4 常见的相位补偿单元

2.5本章小结

第三章 基于双共形环阵元的平面传输阵研究

3.1双层传输阵双共形环阵元设计

3.2 双层平面传输阵设计

3.3三层平面传输阵设计

3.4本章小结

第四章 数字化传输阵天线

4.1数字化传输阵阵元设计

4.2 数字化传输阵设计

4.3 仿真实验

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 研究结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢

读研期间发表的论文

读研期间参加的科研项目