双极化缝隙耦合微带阵列天线研究

摘要

双极化微带天线不但继承了微带贴片天线的结构简单、体积小、重量轻、能与载体共形、便于与微波有源器件和电路集成等种种优点，而且它能利用同一副贴片发射两个互不干扰的正交极化电磁波，增加了携带的信息量。特别对于SAR系统而言，双极化的工作模式能够利用地物对不同极化特性的响应不同，获取丰富的地物信息，更好地区分和鉴别地物。所以，近年来双极化天线单元和阵列的设计已成为天线领域的研究热点之一。 目前对于双极化天线的研究，国内外已有很多这方面的工作，并且有些已被广泛应用在军事或民用设各中。而如何设计出兼具宽带、高隔离度和良好辐射特性的双极化天线，国际上的报道不是很多，所以仍有很大的空间值得我们研究。本论文主要对同频双极化微带贴片天线阵列进行研究，并介绍了一种新型高隔离度2×2元双极化微带天线阵的具体设计过程。 文中前两章叙述了微带天线单元和阵列的基本概念，并结合当前双极化天线的发展状况，分析了不同贴片形状、不同馈网结构等因素对天线整体性能的影响。这些都是后面详细设计的基础。文中第三章结合腔模理论和多端口网络模型给出了双极化天线的隔离度及其辐射参数的理论公式，并在此基础上给出了双极化单元的设计方案。该天线阵列采用多层贴片、H型缝隙耦合结构且两个缝隙呈T字型放置。最后实测结果证明该单元获得低的交叉极化电平和高的端口隔离度。 第四章是本文的重点，详细介绍了整个阵列的实现过程。文中首先叙述了阵列采用错位倒相馈电技术抑制交叉极化的可行性，并将该技术应用到本文设计中。另外，考虑到新一代SAR雷达要求在两个不同极化方向上具有一致的增益和波束宽度，阵列设计了采用了对称面阵的形式。经过HFSS的仿真结果表明，本文设计的阵列在两个极化端口上相对带宽均达到12.5﹪，对应主平面上的交叉极化电平低于-38dB，端口隔离度优于45dB。仿真结果证明了设计的有效性，此天线可作为新一代双极化SAR系统天线的子阵。 最后对全部研究工作作了总结，并给出了课题进一步的研究设想。

目录

文摘

英文文摘

研究成果声明及关于学位论文使用权的说明

第一章绪论

第二章微带天线综述

第三章双极化微带天线单元的分析与设计

第四章双极化微带天线阵列的分析与设计

第五章工作总结及未来展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢