Ku波段圆极化微带相控阵天线的研究与设计

摘要

车载卫星通信系统以传输多媒体宽带数据为主，对天线波束灵活控制的要求很高，使得满足这个要求的相控阵天线成为许多学者研究的对象。本文在研究了微带相控阵天线的基础上，设计了一款Ku波段圆形平面微带相控阵天线，辐射单元是圆极化微带贴片天线，得到了较好的性能。
　　按照移动卫星接收天线的要求，分析并设计一款圆极化微带天线单元，给出贴片尺寸、馈电方式以及圆极化实现方法，此单元具有较好的谐振特性、辐射特性以及圆极化特性。
　　对圆形平面结构的天线阵列方向图进行推导，重点分析了影响圆形阵列辐射特性的因素，这些因素包括阵列的排布方式、阵元个数以及阵元的激励相位等，总结一些有价值的规律，是微带相控阵设计和仿真的理论基础。
　　根据分析和计算，给出了应用于移动卫星接收系统的相控阵天线的设计方案，128元圆形微带相控阵即可满足对卫星直播天线的要求。对24元圆形微带相控阵天线进行仿真，得到阵列的扫描特性，随着阵列各环上相邻阵元间相位差的变化，可实现俯仰面上-23°～23°的连续扫描、方位面上360°扫描，基本达到目标要求。因此，本文设计的圆极化微带相控阵天线具有较好的辐射特性和扫描特性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究重点及难点

1．4 本文的主要内容

2 相关基础理论

2．1 微带天线的相关理论

2．1．1 微带天线的辐射原理

2．1．2 微带天线的基本参数

2．1．3 微带天线的馈电方式

2．2 圆极化天线的基本理论

2．2．1 圆极化波的性质

2．2．2 圆极化实现方法

2．2．3 矩形切角圆极化天线的分析

2．2．4 圆极化天线的轴比参数

2．3 相控阵天线的基本理论

2．4 天线分析和仿真工具介绍

3 圆形相控阵天线的结构分析

3．1 相控阵天线设计步骤

3．2 天线单元的结构分析

3．2．1 介质板的确定

3．2．2 贴片尺寸的确定

3．2．3 馈电方式的确定及阻抗匹配

3．3 圆形阵列的方向图特性

3．3．1 单环圆形阵列的方向图特性

3．3．2 双环圆形阵列的方向图特性

3．3．3 三环圆形阵列的方向图特性

3．3．4 任意环数圆形阵列方向图特性

3．4 圆形阵列方向图特性影响因素分析

3．4．1 单环圆阵方向图特性影响因素分析

3．4．2 双环圆阵方向图特性影响因素分析

3．4．3 三环圆阵方向图特性影响因素分析

4 微带相控阵天线的设计与仿真

4．1 天线单元设计与仿真

4．1．1 方形切角贴片设计

4．1．2 仿真结果分析

4．1．3 设计结论

4．2 微带阵列的仿真与分析

4．2．1 单环阵列的仿真与结果分析

4．2．2 双环阵列的仿真与结果分析

4．2．3 三环阵列的仿真与结果分析

4．3 圆形相控阵天线的设计方案

4．4 24元圆形相控阵的扫描特性

4．4．1 俯仰面扫描特性

4．4．2 方位面扫描特性

5 结论与展望

参考文献

致谢