基于MATLAB软件的双波段阵列天线设计

论文摘要

本文主要研究双频宽带宽角扫描相控阵。文中从阵列天线单元入手,介绍微带天线的一些基本理论和分析方法、馈电技术、宽频带、小型化、多频和宽波束方法,并基于这些综述方法,设计并仿真一个宽带宽波束天线和双频宽带宽波束天线单元。通过在宽带E型贴片天线外围增加一个铁盒子,减小辐射源面积,得到一个工作于1200MHz-1400MHz,波束宽带为±60°的微带天线单元。另外通过偶极子单元组合和馈电网络设计,得到一个工作于400MHz-480MHz和1200MHz-1400MHz两个频段,且再两个频段内波束宽度都为±60°的双频宽带宽波束微带天线。然后,在介绍相控阵的一些基本理论和基本特性后,引入蔓延杂草优化算法,并首次将其引入非均匀相控阵综合,得到宽带宽角扫描双频相控阵,天线阵列在400MHz-480MHz和1200MHz-1400MHz的两个频率段都能扫描到±60°,而且在实空间没有出现栅瓣。但是阵列天线单元有源反射系数大,反射的能量较大。对有源单元方向图和有源反射系数,我们着重研究通过改变天线单元形式,减小单元之间的耦合,增加天线扫描角度。即在偶极子天线的两个臂下面增加耦合单元,使其在E面满足±60°扫描波束,且对端口反射系数不产生较大影响;组成阵列时,阵列在±40°的扫描角度内有源反射系数都小于-10dB,比已有的偶极子扫描角度增加。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 双频相控阵研究现状与研究意义
• 1.1.1 双频相控阵研究现状
• 1.1.2 双频相控阵研究意义
• 1.2 本文主要内容与结构安排
• 1.2.1 本文主要内容
• 1.2.2 本文的结构安排
• 第二章 微带天线单元
• 2.1 微带天线基本理论
• 2.1.1 电磁辐射的基本理论[12]
• 2.1.2 腔模理论的基本假设[13]
• 2.1.3 矩形微带天线的内场[13]
• 2.1.4 矩形微带天线的辐射方向图、方向性系数和增益[13]
• 2.1.5 辐射阻抗、品质因数和损耗[13]
• 2.2 微带天线的馈电方法研究
• 2.2.1 微带天线的同轴馈电
• 2.2.2 微带天线的直接馈电
• 2.2.3 微带天线的近似耦合馈电
• 2.2.4 微带天线的口径耦合馈电
• 2.3 微带天线宽频带方法综述
• 2.3.1 降低天线谐振Q 值
• 2.3.2 使用阻抗匹配网络
• 2.3.3 使用多谐振网络
• 2.4 微带天线小型化方法综述
• 2.4.1 天线加载
• 2.4.2 使用特殊介质基片
• 2.4.3 表面开槽
• 2.4.4 采用特殊形式
• 2.5 微带天线多频带方法综述
• 2.5.1 多模技术
• 2.5.2 多贴片技术
• 2.5.3 容型探针馈电技术
• 2.6 微带天线宽波束方法综述
• 2.7 微带天线单元设计实例
• 2.7.1 宽带宽波束天线单元
• 2.7.2 双频宽带宽波束天线单元
• 第三章 相控阵天线基本理论
• 3.1 线性相控阵天线的远场方向图
• 3.2 线性相控阵天线的基本特性
• 3.2.1 波束指向
• 3.2.2 波瓣宽度
• 3.2.3 天线增益
• 3.2.4 波束零点
• 3.2.5 副瓣位置
• 3.2.6 天线栅瓣
• 3.2.7 频率对波束指向的影响
• 第四章 双频相控阵天线综合
• 4.1 相控阵天线综合与优化设计综述
• 4.2 蔓延杂草优化算法（INVASIVE WEED OPTIMIZATION）
• 4.3 双频相控阵天线综合
• 4.4 双频相控阵天线HFSS 仿真结果
• 4.5 有源单元方向图和有源反射系数
• 第五章 全文总结
• 5.1 本文主要工作
• 5.2 优缺点及展望
• 致谢
• 参考文献