双极化介质谐振器天线和低旁瓣圆极化微带天线阵的研究

摘要

根据我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》，地球观测技术已被列为“十一五”期间十项需超前部署的重点前沿技术之一。作为一种重要的微波遥感技术，合成孔径雷达(SAR)技术凭借其全天候、全天时的工作特点和高分辨率的成像质量，已在军事和民用领域取得了广泛的应用。本论文主要对应用于双波段双极化天线阵的介质谐振器天线(Dielectric resonator antenna简称DRA)作了一些较为深入的研究工作，在此基础上提出共用口径双波段双极化阵列的新方案。同时，本文还对RFID读卡器天线(Radio Frequency Identification，简称RFID)做了一些研究。本文的主要内容包括以下几方面：
　　 第一，综述了近年来双极化DRA的各种实现方法，讨论各种方法的优点和不足，并作了比较与总结。阐述了近十多年来用于SAR的共用口径DBDP阵列的发展，着重于结合具体的技术指标考察各种设计方案，总结出设计思路和设计中需要考虑的问题。此外，又综述了RFID读卡器天线技术。
　　 第二，文章详细介绍了双极化DRA的设计，探讨了DRA形状、大小等参数对天线性能的影响，考察了平衡馈电激励方式在改善天线交叉极化指标方面的作用，并分别对平衡探针和平衡缝隙馈电进行了参数研究。加工了实验天线，其实测的水平和垂直极化阻抗带宽(S11≤-10dB)分别达7.9％和11.8％，而实测隔离度在5.46～5.9GHz带宽上大于35.9dB，居当前国际先进水平。
　　 第三，提出共用口径S/X双波段双极化DRA阵列的新方案：将S波段振子和X波段DRA交错排列，在共口径结构下实现1:3的频率比，X波段DRA通过平衡缝隙馈电技术来提高端口隔离度和降低交叉极化电平，S和X波段仿真的交叉极化电平分别为-32.9d和-47.5dB，天线的水平极化具有一维的±24°相位扫描性能。
　　 第四，研制了用于RFID读卡器的低旁瓣、圆极化微带天线阵。一副实验天线的实测与仿真结果吻合得很好，水平面2.56GHz的实测旁瓣电平低至-21dB，实测极化轴比为1.1dB。