摘要: 伴随着半导体和射频集成封装技术的飞速发展;相控阵天线受到越来越广泛的研究;以适应不同的应用场景。相控阵天线的关键指标有很多;比如效率、功率、EIRP、G/T 等;且很多指标都和天线阵面息息相关。因此;相控阵天线阵面关键技术的研究显得尤为重要。纵... 展开 伴随着半导体和射频集成封装技术的飞速发展;相控阵天线受到越来越广泛的研究;以适应不同的应用场景。相控阵天线的关键指标有很多;比如效率、功率、EIRP、G/T 等;且很多指标都和天线阵面息息相关。因此;相控阵天线阵面关键技术的研究显得尤为重要。纵观相控阵天线的诸多应用场景;要求其满足广阔的空域覆盖、具备较强的抗干扰能力、多功能用途等;而要实现这些功能;需要相控阵天线阵面至少突破以下几个关键技术：宽角扫描能力、同时/分时多极化、多频共口径复合等特性。因此;本学位论文将从相控阵天线的工程应用角度出发;重点研究平面紧凑型多功能相控阵天线阵面的三项关键技术：宽角扫描、极化可重构和双频共口径复合。概括起来;本学位论文的研究内容主要包括： 第一章主要概述相控阵天线的研究背景和意义;介绍宽角扫描相控阵天线、极化可重构相控阵天线和双频共口径复合相控阵天线的国内外研究现状;并介绍本文的创新点和主要贡献;最后介绍了本学位论文的章节安排。 第二章主要介绍两款基于带状线馈电的空腔贴片天线;采用带状线对 H 形耦合缝隙进行馈电;获得较宽的天线工作带宽;同时有效的抑制了天线的后向辐射。其中一款Ku天线单元被应用于二维宽角扫描相控阵天线中;相对于传统的相控阵天线;该天线阵面在±60°宽角扫描范围内具有较低的增益损失;是宽角扫描雷达和通信系统较好的备选方案。同时;为了配合相控阵天线的后期维护和检测;该天线阵列内部集成了自校准网络;从测试效果看;自校准网络的动态范围小;能够很好的满足系统检测和校准要求。 第三章主要介绍一种极化可重构天线单元及其阵列。该天线单元采用带状线对一组正交交叉的耦合缝隙进行馈电;获得宽带特性;在正交的耦合缝隙上加载了四个 PIN 开关;通过切换这些开关的工作状态;可以获得一组性能良好的正交极化分量。同时在天线内部内嵌了一个空腔;一方面可以进一步提升天线的带宽;另一方面能够为二极管和电容提供安装空间;并为这些器件提供保护;避免受到外部环境的影响;提升其长期可靠性;同时;天线采用了双贴片堆叠的设计思路;带宽和增益获得进一步提升。将该天线单元组成一个2 ×8的天线阵列;通过对直流偏置网络的设计;使得阵列天线的控制较为简单;仅用两根电缆即可控制整个阵列的开关通断状态;从而控制相控阵天线的极化特征。 第四章设计了一款双频共口径复合的二维相控阵天线。从工程实现和低成本的角度出发;采用标准化的T R模块拼凑而成;且 Ku频段的每种极化和W 频段的TR通道数量均相等;考虑到阵列天线的栅瓣条件;Ku阵列采用规则阵;W阵列采用稀布阵。由于是双频复合天线阵面;则W稀布阵带有复杂的边界条件;结合稀疏阵和稀布阵算法;设计了一个8 × 8的二维双频（Ku双极化、W单极化）共口径相控阵天线。为了提高双频复合的可实现性;两个频段的天线设计要实现小型化。其中Ku双极化天线采用共贴片形式;W采用SIW传输和侧壁金属化波导辐射的形式。天线采用多层板实现;Ku和W天线单元在横向融合的同时;在纵向尺寸上分层共用;进一步提升了双频天线的共口径融合度。 第五章对全文作出了系统的概括与总结;并指出了本学位论文进一步研究的展望。 收起