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随着现代无线通信技术的飞速发展,天线作为其中的重要组成部分,其性能和指标都提出了更高的要求。因具有特殊的研究和应用价值,有着宽频带高增益等优点的阵列天线在雷达和通信领域应用愈加广泛。传统的宽带阵列天线首先设计一个独立的宽带阵列单元,然后在尽量避免单元间耦合的前提下组阵,但一般情况下,单元间的耦合效应会对阵列的性能产生不利影响。与之相比,紧耦合阵列天线将单元间的耦合效应利用起来,在展宽频带的同时还能实现阵列的小型化。本文基于紧耦合阵列理论,采用具有宽频带、低交叉极化特性的偶极子天线作为阵列单元,设计研究了几款宽频带高增益的紧耦合阵列天线。 首先,对紧耦合阵列天线的研究背景和意义作了简单的介绍,并简述了国内外研究现状。另外,对紧耦合阵列的一些相关理论进行了详细的分析。 其次,基于普通的平面紧耦合偶极子阵列,通过对天线结构改进优化,设计研究了两款八元一维紧耦合偶极子线阵。其中,第一款天线从偶极子天线单元入手,在振子臂末端添加垂直结构,利用该结构产生的容性电抗以及组阵后阵元间产生的互耦效应展宽天线带宽,天线的阻抗带宽为 4.76GHz~13GHz(92.79%),平均增益达到9dB以上,最高为 10.7dB。另一款天线是在普通的平面紧耦合偶极子阵列的基础上加载寄生贴片,利用寄生贴片与偶极子天线间产生的耦合效应展宽天线带宽,天线的阻抗带宽为 4.56GHz~13.3GHz(97.87%),平均增益达到 9dB 以上,最高为 11.05dB。以上两款天线都具有良好的线极化特性,其交叉极化隔离度均高于50dB。 最后,对交指型紧耦合结构进行了简单的分析,并结合紧耦合阵列理论,设计了一款八元一维渐变交指型偶极子紧耦合线阵。该天线在普通交指结构的基础上,将振子末端普通“指”改进为渐变“指”,不仅极大地改善了阵列在高频处的阻抗特性,还在一定程度上降低天线的交叉极化电平,改善其线极化特性。天线的阻抗带宽为5.3GHz~15GHz(95.57%),平均增益达到 10dB 以上,最高为 12.95dB,交叉极化隔离度高于 26dB。与第一款天线相比,天线在保持宽频带、高增益、低交叉极化的同时,其阵列长度从 113.6mm减小到 85.4mm,减小了 24.8%。为天线设计了一款直线渐变巴伦,实现了天线与同轴馈线间的平衡-非平衡转换和阻抗匹配。