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透射阵天线(Transmitarray Antennas)作为透镜天线的一种,由馈源和具有大量透射单元的平面阵组成,具有体积小、增益高、波束可控性强等优势,是高增益天线的一种全新选择,己成为当前研究的热点。本文针对透射阵天线小型化低剖面、高增益的应用需求,对透射阵天线的单元结构及组阵方法进行了深入研究。本文的主要工作内容和创新点如下:(1)改进了常见的变尺寸型圆环单元结构,提出了一种中心频率为5.8GHz的三层双圆环谐振单元结构,并且经过参数优化获得了大于360°的相移范围和良好的透射系数。利用单元的研究结果设计了以角锥喇叭为馈源的14×14的线极化透射阵天线,该天线的工作频带为5.6GHz至6.4GHz,增益最高可以达到22.5dB,ldB增益带宽约为14.5%,并进一步对该透射阵的斜入射特性和焦径比特性进行了研究。对所提出的透射阵天线进行了加工实测,实测结果和仿真结果吻合良好,实测最高增益可达22.24dB,实现了高增益、高方向性的线极化透射阵天线的设计。(2)提出了一种角度旋转型的单层多谐振圆极化单元,单元剖面厚度仅0.02λ0(1mm),具有明显的低剖面优势。利用单元的研究结果设计了以圆锥喇叭为馈源的14×14圆极化透射阵列天线,增益最高可达到20.1 dB,实现了低剖面、高增益的特性,并进一步对圆极化透射阵的焦径比特性和斜入射特性进行了研究。在此基础上进行了加工实测,仿真和实测结果吻合度良好,实现了低剖面、高增益、单层多谐振结构的圆极化透射阵天线的设计。(3)根据阵列天线理论,提出了采用混合单元来优化透射阵天线的新思路。通过计算阵面各单元位置的来波入射角的大小,对阵面进行区域划分,利用不同单元方向图的差异以及不同位置的来波入射角大小来确定单元类型,尝试性地引入了混合单元组阵的方法。最终,采用混合阵单元组成14×14阵列天线,并将其仿真结果与单一单元透射阵天线的结果进行了对比,发现混合单元透射阵天线增益提升了 3dB左右,最高可达23.5dB,前后比为22.4dB,后向辐射明显减小,表明了混合单元组阵的理论上的正确性。