微带贴片ESPAR天线设计与研究

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传统的阵列天线需要通过移相器实现了对辐射方向的控制。移项器的大量使用,不仅整个系统的能耗增加,而且也使得电气复杂度增加。而且其在高频波段会有很大的损耗。因此使用可调电感以及可变电容来替代移相器的电控无源阵列天线(ESPAR)技术有效能减小系统功耗以及简化天线设计,在智能基站或新一代移动通信领域应用有着广阔的应用空间。本文研究包含三个方面:第一、通过融合微带贴片天线结构与ESPAR天线结构,设计了圆形槽微带贴片ESPAR阵列天线。该天线的主要由微带贴片、介质板以及接地板三个部分组成,以3GHz作为该类型天线的中心频率。平均增益8.5d Bi。通过加载可变电容以及电感,天线的连续扫频范围为-30°~30°。第二、在缝隙天线结构中引入ESPAR天线结构,即在微带贴片ESPAR天线中加入领结型缝隙,获得了新的天线结构。并且研究分析了直插微带线长度和电抗值的变化对三单元贴片ESPAR天线辐射效率以及辐射方向的影响。再通过缝隙耦合技术实现了更高的辐射效率以及更大的天线扫描角度。还通过缝隙结构、馈线长度和微带贴片形状的对比分析研究它们对天线性能的影响。第三、通过对比试验,分析不同的微带贴片的外形对天线性能的影响,引入了E形槽缝隙结构,设计了一款E型槽缝隙耦合微带ESPAR阵列天线。提高了ESPAR天线的增益以及扫频范围。在天线的各项目标值稳定的情况下,E型缝隙微带贴片ESPAR天线完成了-46°~46°的连续扫频,天线实现了最大为10.23d Bi的辐射增益。
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