【摘 要】
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近年来通信应用中所采用的电磁波频率有越来越高的趋势,毫米波及更高频段如太赫兹频段等的应用越来越多。然而在高频应用中,传统反射面天线由于加工精度难以保证,存在一些性
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近年来通信应用中所采用的电磁波频率有越来越高的趋势,毫米波及更高频段如太赫兹频段等的应用越来越多。然而在高频应用中,传统反射面天线由于加工精度难以保证,存在一些性能恶化的问题;而平面反射阵天线是一种结合了面天线和阵列天线特点的新型天线形式,在高频下加工方便且性能优异。本文对平面反射阵天线与双反射面天线相结合的应用做了相关的分析研究。第一章讲述了本课题的研究背景及意义,简要介绍了反射阵天线的发展历史,并描述了近年来平面反射阵在反射面天线中的研究及应用。第二章介绍了环焦天线的基本工作原理和基础设计方法,随后提出了一种基于遗传优化算法和快速仿真软件的环焦天线赋形优化方案。最后根据实际工程需求,设计了一款工作在Ku频段,大小为0.6m的赋形环焦天线,最终基本满足了所需要的性能指标。第三章首先介绍了平面反射阵的工作原理,然后提出了使用平面反射阵在环焦天线中作副反射面的研究及应用,并推导出了阵列口面相位分布的设计方法及计算公式。这种应用既有环焦天线在中小口径应用中独特的优势,同时还解决了在高频应用中传统反射面天线由于加工精度难以保证而导致的天线整体性能恶化的问题。最终的仿真结果验证了设计方法的正确性以及该应用的可行性。第四章首先针对双频段应用介绍了传统双频平面反射阵单元的设计方法,接着设计了一种新型的双频反射阵单元。然后在第三章相关理论的基础上,进一步提出了使用平面反射阵列作为副反射面的双频环焦天线应用,并给出了相关设计方法,其中主要提出了双频情况下单元尺寸匹配选取的优化方法,仿真结果验证了设计方法的正确性。最终本文加工了一款工作在K和Ka频段,大小为0.3m的天线实物,两个频段最大增益对应的口径效率都超过了52%,并且1.5dB增益带宽分别可以达到19.6%和15%。第五章归纳了本文的课题研究工作,并对对未来的工作提出了一些展望。
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