多层频率选择表面加载的圆极化天线研究

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近年来,随着频率选择表面(Frequency Selective Surface, FSS)的发展,FSS在各方面的应用都得到了长足的发展。本文围绕基于FSS加载的圆极化天线开展研究,主要研究工作包括基于 FSS 线-圆极化转换器的圆极化天线以及基于 FSS 的圆极化Fabry-Perot(F-P)谐振腔天线:
  首先, 提出了一种由两层切角贴片、一层切缝十字栅线以及两层薄介质层组成的多层非谐振 FSS 结构,并由此结构研制了线-圆极化转换器,其具有尺寸小、剖面低、带宽宽、带内透过率高等特点。基于这一线-圆极化转换器,设计了两种圆极化天线。其一是以工作于X波段的标准喇叭天线作为馈源的圆极化喇叭天线。根据喇叭天线的口径大小,合理设计单元数。实际测得在9 GHz–12 GHz内阻抗值小于-10 dB,轴比带宽为19.7%,最大增益为20.6 dB,辐射效率为80%;其二是2×2线极化贴片阵为馈源的圆极化贴片天线阵,同样能够实现较好的极化转换功能。
  其次,研制了一种基于FSS的部分反射面,其具有0.56以上的反射系数幅值以及正斜率的反射系数相位。为拓展馈源带宽,采用切角切缝的单馈点圆极化贴片天线作为馈源,设计圆极化 F-P 谐振腔天线,仿真轴比带宽为 4.3%,阻抗带宽为 22.2%;为进一步拓展带宽,采用顺序旋转馈电方式,得到 2×2 的切角切缝圆极化贴片阵,将其作为馈源设计圆极化F-P谐振腔天线,实际测得阻抗带宽为26.9%,轴比带宽17%,最大增益为15.4 dB, 辐射效率为86.8%。
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