近場微帶反射陣列天線綜合設(shè)計.pdf

1、拋物面天線從誕生以來就一直在衛(wèi)星通信,深空探測以及超視距雷達等應(yīng)用中扮演著重要角色。但隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展,拋物面天線由于難以與飛行器共形,加工過程復(fù)雜且成本較高,需要額外的饋電網(wǎng)絡(luò)才能實現(xiàn)較大的方向圖掃描角度等原因已經(jīng)逐漸難以適應(yīng)各種新型應(yīng)用的要求。為了克服拋物面天線的缺陷并盡可能保留其優(yōu)點,國外學(xué)者提出了平面微帶反射陣列天線這一概念,這種天線結(jié)構(gòu)既繼承了拋物面天線高增益,高效率的優(yōu)點,同時也具有低剖面,易共形,加工成本低的特性

2、,且不需要使用復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)便可以實現(xiàn)多波束工作和方向圖掃描。由于以上這些優(yōu)勢,自從該結(jié)構(gòu)于1978年被提出后便受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注并伴隨微帶天線技術(shù)的發(fā)展在近三十年時間里得到了快速的發(fā)展完善。
　　 本文在總結(jié)以往學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上針對反射陣列天線近場應(yīng)用這一新興領(lǐng)域,分別設(shè)計了單/雙頻反射陣列天線并對其進行近場contour pattern綜合。
　　 首先在對反射陣列天線聚焦原理和相位補償機制深入分析的基礎(chǔ)

3、上,設(shè)計了應(yīng)用于單頻陣列的雙層堆疊結(jié)構(gòu)陣元和應(yīng)用于雙頻陣列的雙方環(huán)嵌套結(jié)構(gòu)陣元;針對微帶反射陣元窄帶寬,移相幅度過小的缺陷分析設(shè)計了新型分形陣元,并使用H-wall waveguide simulator模型研究了各種陣元的反射特性。在此基礎(chǔ)上編程實現(xiàn)了SDM(Steepest Decent Method)天線綜合算法,仿真并實際制作測量了一款2.4GHz近場反射陣列天線,實測結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好,天線在距離口徑面1m處的聚焦平面上形

4、成了0.5×0.5m2的聚焦區(qū)域,區(qū)域內(nèi)電場呈現(xiàn)一致分布的contour patternm。
　　 為了實現(xiàn)雙頻工作,在此基礎(chǔ)上使用新型的雙方環(huán)嵌套結(jié)構(gòu)陣元仿真設(shè)計了一款工作于915MHz/2.4GHz的雙頻近場反射陣列天線,兩個頻段分別使用兩個饋源獨立饋電,仿真實驗結(jié)果表明在距離天線口徑面2m處的聚焦平面上兩個頻段分別產(chǎn)生了0.5×0.5m2的聚焦區(qū)域,區(qū)域內(nèi)電場呈現(xiàn)一致分布的contour pattern。
　　 綜

5、上所述,我們針對近場RFID(Radio Frequency Identification)系統(tǒng)設(shè)計了兩款結(jié)構(gòu)新穎的單/雙頻微帶反射陣列天線,并嘗試設(shè)計了矩形結(jié)構(gòu),十字偶極子結(jié)構(gòu),多諧振分形結(jié)構(gòu)等多種陣元形式。在陣列設(shè)計中從FSS(FrequencySelective Surface)的角度對陣列的耦合特性進行了分析和改進,相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表學(xué)術(shù)論文兩篇,設(shè)計制作的天線可以很好的滿足近場RFID系統(tǒng)的要求,探測范圍和靈敏度相對傳統(tǒng)天線