相控微带天线阵馈电网络的研究

论文摘要

微带天线以其体积小、重量轻、馈电方式灵活、成本低、易于与目标共形、易与微波集成电路集成等优点而深受人们青睐,今天这一新型天线已趋于成熟,其应用正在与日俱增。作为微带天线系统的重要组成部分—馈电网络,其性能决定着整个系统性能的优劣,目前已成为业界研究的热点。本文中所涉及的并联馈电网络均为由若干一分二功率分配器所构成,仿真设计中馈电网络的输入输出端口均连接50Q的匹配负载,采用介电常数为4.3,厚度为0.8mm的介质基板,应用ADS软件计算其微带线宽度。首先,本文从低频段着手,设计了两种中心频率为2.4GHz由威尔金森功率分配器所形成的馈电网络,匹配端口的阻抗特性保持不变,调节传输线的长度和单元的间距来使功率分配器的各个性能指标达到最佳。其次,在2.4GHz的基础上对卫星直播天线阵的馈电网络进行研究,分别设计了由一分二威尔金森功分器构成的一分四单元的馈电网络和应用传统的T型微带功分器构成的一分四单元的馈电网络,仿真结果表明这两种馈电网络的性能都能够满足设计的要求。最后,采用微带线移相器设计了一款应用于2.45GHz的二单元串联相控阵并进行实物制作,数值计算与测试结果基本一致满足要求,此后又分别设计了串联和并联的相控微带天线阵的馈电网络,通过仿真优化使这两种馈电网络在中心频率处满足各项性能指标,本文只考虑到相控阵的馈电网络,将移相器看成是一个黑匣子,由于移相器的输入输出端口是50(?)特性阻抗,所以仿真模型采用50(?)的纯电阻代替,通过调节各个单元的距离和馈线的长度可以使整个网络的性能达到最佳,仿真优化结果表明两种馈电网络在中心频率处的反射损耗、插入损耗都符合要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.2 课题的意义
• 1.3 国内外发展状况
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 相控微带天线阵
• 2.1 相控阵的基本构成
• 2.2 相控阵的现状
• 2.3 馈电网络技术及馈电方式
• 2.3.1 馈电网络技术
• 2.3.2 馈电形式
• 2.3.3 对馈电网络的要求
• 2.4 相控阵天线的工作原理
• 2.4.1 阵列天线的基本原理
• 2.4.2 阵列天线的基本特性
• 2.4.3 移相器
• 2.5 相控阵技术的优缺点
• 2.6 数值计算方法
• 本章小结
• 第三章 馈电网络的主要部分功率分配器
• 3.1 馈电网络的结构
• 3.2 功率分配器的分类
• 3.3 功率分配器的基本结构
• 3.4 功分器理论
• 3.4.1 四分之一波长变换器
• 3.4.2 功分器的原理
• 3.5 威尔金森功分器
• 3.5.1 功分器模型
• 3.5.2 功分器的技术指标
• 本章小结
• 第四章 馈电网络的设计与仿真
• 4.1 一分二馈电网络的设计
• 4.1.1 馈电网络的形式
• 4.1.2 传统威尔金森功分器的仿真
• 4.1.3 改进的威尔金森功分器
• 4.2 Ku波段馈电网络的研究与设计
• 4.2.1 功分器的设计
• 4.2.2 阵列天线馈电网络的研究
• 本章小结
• 第五章 带有移相器馈电网络的研究
• 5.1 二元串联相控阵馈电网络
• 5.1.1 微带线移相器
• 5.1.2 二元相控阵的设计
• 5.1.3 二元相控阵的制作
• 5.1.4 二元相控阵的测试
• 5.2 多元相控阵馈电网络
• 5.2.1 串联相控阵馈电网络的研究
• 5.2.2 并联相控阵馈电网络的研究
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢