可重構平面反射陣天線研究.pdf

1、平面微帶反射陣天線結合了傳統(tǒng)拋物面天線和相控陣天線的部分優(yōu)勢，具有體積小、成本低、易集成、高增益、能實現(xiàn)精確波束指向的特點，被廣泛應用在衛(wèi)星通信中。但是傳統(tǒng)的反射陣結構一旦確定，主波束指向也就固定了?？芍貥嬈矫娣瓷潢囂炀€通過在傳統(tǒng)微帶反射陣天線上引入了電可調器件，使得反射陣天線在不改變反射陣陣列結構的前提下，就可實現(xiàn)反射陣天線的主波束在一定范圍內的精確波束掃描，這使得可重構微帶反射陣天線在雷達和長距離通信系統(tǒng)中有著廣闊的發(fā)展前景。

2、>　　本文首先回顧了一下微帶反射陣天線的發(fā)展背景，然后重點介紹了可重構微帶反射陣的研究背景和研究現(xiàn)狀，并且就反射陣的設計原理和方法給出了詳細的介紹和總結，這為本文后續(xù)內容的開展奠定了一個扎實的理論基礎。
　　本文基于雙開口諧振環(huán)結構，提出一種頻率可重構反射陣單元的設計，通過改變開口環(huán)上PIN管的通斷狀態(tài)，可實現(xiàn)4.6GHz和5.8GHz的頻率可調特性，且在兩種狀態(tài)下，利用上面單元構成的15?15共225個反射陣陣元，通過調控反射陣

3、單元上加載的電容值，在不改變反射陣的結構前提下均可以實現(xiàn)二維方向上的波束掃描，掃描角度可達60°；接著又在此基礎上，改變雙開口諧振環(huán)的開口位置，提出一種雙頻雙極化的反射陣天線設計，在兩種正交極化模式下反射陣單元的工作頻率不同，工作頻率分別為4.2GHz和6.5GHz，且含225個單元的反射陣天線通過調控反射陣單元上的變容二極管電容值，在兩種正交極化模式下，均可以實現(xiàn)二維方向上的波束連續(xù)?60掃描。最后用固定電容替代變容二極管，對雙頻雙極

4、化反射陣進行了其中一個掃描角度的實驗加工測試，測試結果與仿真結果基本吻合，驗證了反射陣設計的有效性。
　　另外，本文提出了一種加載變容二極管的1-bit數(shù)字可重構反射陣天線設計，這種數(shù)字化的思想將反射陣單元需要的補償相位量化成兩種相差180°的相位，只需要反射陣單元有180°相移范圍即可，大大降低了反射陣單元對反射相移的需求，大大降低了可重構反射陣天線設計的難度，同時提高了反射陣的工作帶寬。設計的20?20規(guī)模的反射陣天線在3.5

5、GHz工作頻率時，通過調控反射陣單元上加載的電容值，可實現(xiàn)二維方向上的波束掃描，波束可在?60進行偏轉。同樣地，采用固定電容，對其中一個掃描角度的反射陣進行加工測試，測試結果與仿真結果吻合良好，同樣驗證了數(shù)字化可重構反射陣設計的有效性。
　　本文還提出了考慮變容二極管實際偏置電路的傳統(tǒng)可重構反射陣天線設計。前面提出的可重構反射陣上的變容二極管用固定電容替代，本文后面考慮實際偏置，研究實際偏置電路的加載對反射陣天線的影響，提出了實際