【摘 要】
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随着当代无线电通信技术的发展,数据传输日益庞大,对现代通信技术提出了更高的要求。因此带宽大、高容量的毫米波受到国内外研究者的青睐,但同时毫米波由于波长短,存在信号损耗大、覆盖距离短、易受阻挡等问题,通常需要高增益天线。由于反射阵天线具备抛物面天线方便的空馈特点、相控阵天线的易加工的平面结构以及波束可控的优点,因此成为新一代备受瞩目的高增益天线,但微带结构也让反射阵天线受到带宽狭窄和频率复用时互耦影
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随着当代无线电通信技术的发展,数据传输日益庞大,对现代通信技术提出了更高的要求。因此带宽大、高容量的毫米波受到国内外研究者的青睐,但同时毫米波由于波长短,存在信号损耗大、覆盖距离短、易受阻挡等问题,通常需要高增益天线。由于反射阵天线具备抛物面天线方便的空馈特点、相控阵天线的易加工的平面结构以及波束可控的优点,因此成为新一代备受瞩目的高增益天线,但微带结构也让反射阵天线受到带宽狭窄和频率复用时互耦影响严重的困扰。本文针对反射阵天线存在的带宽过窄和频率复用的问题展开深入研究,本文的主要工作和创新点如下:例证了具有非频变天线特点的单元都具备拓展微带反射单元带宽的可能性,为拓展反射阵天线带宽提供了一种新的单元设计思路。首先简述了反射阵单元的三种相位补偿技术,并基于非频变天线的原理设计了一款中心频率为10GHz的新型反射阵单元,非频变天线的特点使得单元获得了极宽的带宽,此单元利用角旋转法实现了圆极化反射阵天线的设计,最终设计的圆极化反射阵天线的3dB轴比带宽和增益带宽分别为53%与49.6%。其次将非频变原理和FSS技术结合,设计了一款新颖的改良锥形多谐振结构,单元的带宽为21GHz至42GHz,带宽范围可达两倍频,极大扩展了反射阵天线带宽,采用角旋转法利用MATLAB-CST自动布阵设计了一个25×25的Ka波段圆极化宽带反射阵,3dB轴比相对带宽为66.3%,2dB轴比相对带宽为65.2%,3dB增益带宽为28%,Ka全频段范围内轴比小于1dB,增益均大于24.7dBi。最后针对双频应用的互耦严重,且单层嵌套结构移相范围不足的问题,提供一种基于相位阶梯量化优化阵面的设计方法,设计了一款双频毫米波圆极化反射阵天线,阵列天线单元的设计采用单层介质嵌套印刷高低频贴片。低频(26GHz)单元设计为开口圆环,采用角旋转法补偿相位,高频单元(40GHz)为改良的圆十字结构,采用变尺寸的方法调节相位,高低频之间隔离良好。
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