薄型双圆极化单双频多波束毫米波反射阵列的研究与设计

来源 :陈奇 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fengyuguohou2009
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对5G即第五代移动通信展开广泛研究应用的研究机构越多越多,最吸引广大学者兴趣的5G频段位于Ka频段附近。为了满足天线的便利生产和扩大在实际生活中的应用,论文的主要工作重点在于研究新型的双圆极化平面反射阵列。本文的主要研究内容与创新如下:(1)针对双圆极化反射阵列存在设备体积偏大、制作复杂诸多问题,本文设计了新型的双圆极化平面反射阵列,利用带有延长线的方形贴片和带有十字耦合孔的缝隙耦合天线结构实现双圆极化辐射。并且提出了实现双圆极化辐射所需的单元组合理想相位分布,对其他结构的双圆极化反射阵列的设计具有指导意义。(2)针对电磁仿真优化过程缺少电磁仿真研究量化分析的问题,利用激活函数sigmoid(x)、Gompertz等函数给相移曲线增加量化分析。根据得到的拟合函数参数和拟合图像特性结合相移曲线的平滑度,对反射阵列的带宽性能进行量化评估,系统化分析过程,强化分析结果,为未来电磁结构人工智能预测算法机制奠定了基础。(3)针对双圆极化宽带化的问题,本文主要通过设计具有一定频率分辨率的一系列单元子集来同时满足左旋圆极化辐射和右旋圆极化辐射对相移覆盖范围的要求,保证了阵列的带宽性能。当单元结构与理想相移分布实现对应时,阵列的带宽性能也得到了保障。对其他相似双圆极化阵列的宽带化问题同样适用。(4)为了能在5G工作频率下实现灵活的波束扫描功能,设计了可以实现双频双波束功能的一字缝隙开口耦合矩形结构反射阵列。在不同的频带中分别控制不同旋向圆极化双波束的形成,减少了原本所需孔径数量的要求,拓展了阵列的实用性。并且研究了双频双圆极化反射单元中对相移曲线产生影响的变量,为其他结构的双频反射单元的设计提供了参考。总的来说,本研究聚焦毫米波的K和Ka波段,设计的新型双圆极化平面反射阵列同时实现便利性和实用性,比现有的研究具有更宽的带宽和更低的剖面,易生产、集成和安装,良好的性能能够满足更多领域对双圆极化反射阵列的需求。
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