论文结合科研项目研究了超宽带频率极化方向图可重构天线阵列。论文内容概括如下:首先说明了文中所用到相关概念,讨论了国内外研究现状及存在问题,阐述了超宽带频率极化方向图可重构天线阵列选题背景及意义;也论述了文中所用到的相关基础理论;其次对超宽带频率极化方向图可重构天线阵列进行了研究。研究工作分为两部分:第一部分研制了超宽带频率和方向图可重构印刷振子天线阵列;第二部分研究了频率极化方向图可重构微带天线及微带阵列天线,具体研究工作为:第一部分:超宽带频率和方向图可重构印刷振子天线阵列研制论文的第一部分为超宽带频率和方向图可重构印刷振子天线阵列的研究,具体研究工作包括以下四种特定应用条件下的可重构天线阵列设计。1、宽频带频率可重构天线阵列研制根据研制甲方对宽频带频率可重构的指标要求,提出采用印刷八木天线作为级联单元形式的方案,通过口径可重构级联设计方法,实现天线阵列的宽频率特性;加工4×4实物样机,验证设计方案的正确性;样机测试结果表明,该可重构天线阵列两种工作模式的阻抗带宽分别为66.6%(1.0~2.0 GHz频段)和66.6%(2.0~4.0 GHz频段),可以分时覆盖1.0~4.0 GHz整个频段,其带内增益与方向图性能均稳定,满足技术指标要求。2、多倍频程频率可重构天线阵列研究根据进一步提升的多倍频程的频率带宽指标要求,提出了5级级联的频率可重构天线阵列方案。每一级的级联实现频率带宽依次如下:50~100MHz、100~225MHz、225~500MHz、500~1300MHz和1300~2600MHz,每个频段的上下边频首尾相接,可以分时覆盖50~2600MHz的频率范围,即实现了多倍频程的设计要求。并根据交叉极化形式与阵列规模的指标要求,设计了当工作频率为50~100MHz时,阵列规模为3×3的交叉印刷偶极子天线阵列。由于天线阵列设计尺寸较大,为验证此方案的可行性,加工了3级级联的列阵实物。样机测试结果表明,该实物天线的3级级联可重构性能达到设计指标要求。由此可推论,所设计的5级级联的大规模阵列同样可以满足实际需求应用。3、方向图可重构印刷偶极子天线阵列研究(1)基于变容二极管方向图可重构天线阵列研究基于变容二极管进行方向图可重构印刷偶极子天线阵列设计。通过改变阵元的变容二极管的电容值,从而实现改变阵列口径场相位分布,达到印刷偶极子天线阵列方向图可重构的目的。样机测试结果表明,天线阵列阻抗带宽为3.2~4.0 GHz(22.2%)。在其阻抗带宽内,天线阵列最大辐射方向在XOZ面可实现±13°~±18°范围的角度偏移。(2)基于PIN二极管开关方向图可重构天线阵列研制基于PIN二极管开关进行方向图可重构印刷八木天线阵列设计。该天线阵列的馈电网络结构简单,可以实现2.7~6.0 GHz(75.9%)范围内-10°~-16°、0°和10°~16°三种最大辐射方向的方向图可重构性能。由于馈电结构的可拓展性,加载多组射频开关可以进一步增大天线阵列最大辐射方向的偏转范围。第二部分:频率极化方向图可重构微带天线及微带阵列研究论文的第二部分为频率极化方向图可重构微带天线及微带阵列的研究。所研究的天线为:1、超宽频率跨度的频率可重构微带天线阵列研制根据低剖面和宽频率跨度的频率可重构指标要求,提出了可一维级联的频率可重构微带天线阵列方案。天线阵列采用E形微带结构与鞭形微带结构相互切换控制的方法,实现3.7~4.0 GHz与13.4~15.0 GHz的宽跨度可重构性能,其跨度调谐比大于4:1。为验证设计性能的正确性,加工并测试了规模为4×4的天线阵列,得到的测试结果与设计要求一致。2、基于微带结构方向图与极化可重构天线研制基于微带结构方向图与极化可重构天线通过两组射频开关控制,实现两种工作模式的切换功能。第一种工作模式为微带定向辐射模式,通过引入多个短路针的微扰形成右旋圆极化的定向波束辐射;第二种工作模式为微带单极子辐射模式,通过对馈电位置与加载短路针的控制,实现全向锥形波束的垂直线极化辐射。样机测试结果表明,两种模式的增益分别为9.0 dBic和5.0 dBi。各项指标均满足设计要求。文中最后指出了论文还需要进一步开展的研究工作。