论文部分内容阅读
近年来,天线研究领域出现了一种新型宽带阵列天线技术,即基于紧耦合结构的宽带阵列天线技术。研究发现,天线单元间的强耦合效应可以使阵元的阻抗特性在频率改变时变化平缓,这样较宽的阻抗带宽就可以通过简单的匹配来实现。添加紧耦合结构可以省去去耦网络等额外的结构设计以达到简化阵列结构的目的。除此以外,紧耦合天线阵列的性能可以通过加载介质层与频率选择表面得到进一步的改善。基于介质层加载技术和频率选择表面技术便可以得到一种超宽带阵列天线。本文基于紧耦合天线阵理论与等效电路理论,结合介质加载方法与频率选择表面对紧耦合天线展开了相关的研究。主要的研究工作如下:首先,基于紧耦合天线理论,分析了紧耦合结构对天线带宽性能的影响。以紧耦合偶极子天线单元为例,分析了紧耦合结构的宽度、深度对天线带宽的影响,通过与偶极子天线对比验证紧耦合结构展宽天线带宽的有效性;以上述分析结果为参考,结合紧耦合天线理论设计了一款小型化的宽带紧耦合天线,最大尺寸20mm,覆盖频段1.2~4.0GHz与6~7.6GHz。其次,研究了介质加载和频率选择表面在展宽紧耦合天线带宽的有效性。利用方环形电阻型频率选择表面有效抑制接地板影响的特性,采用等效电路法设计了一款电阻型频率选择表面。用实例验证了加载RFSS后紧耦合天线带宽展宽的有效性。设计的RFSS有效地抑制了地板反射,使得4.2~6GHZ频率范围内的天线辐射性能极大的改善从而增加了天线的阻抗带宽,最终天线单元在驻波比小于2时工作频段能够覆盖0.8~7.6GHz。最后,将上述设计的紧耦合天线作为阵列天线的单元天线,设计了一款1×4的紧耦合天线阵列并给出各单元的驻波比结果。同时采用在边缘单元外侧垂直放置一定高度的金属平板作为理想电壁,以改善边缘单元的阻抗匹配性能截断处理办法对阵列进行截断处理,并给出前后对比结果。未做截断处理之前VSWR小于2的工作频率范围为1.6~6.5GHz,采用截断处理办法后VSWR小于2的工作频率范围为0.8~7.3GHz。