双极化介质谐振器天线和低旁瓣圆极化微带天线阵的研究

论文摘要

根据我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》,地球观测技术已被列为“十一五”期间十项需超前部署的重点前沿技术之一。作为一种重要的微波遥感技术,合成孔径雷达（SAR）技术凭借其全天候、全天时的工作特点和高分辨率的成像质量,已在军事和民用领域取得了广泛的应用。本论文主要对应用于双波段双极化天线阵的介质谐振器天线（Dielectric resonator antenna简称DRA）作了一些较为深入的研究工作,在此基础上提出共用口径双波段双极化阵列的新方案。同时,本文还对RFID读卡器天线（Radio Frequency Identification,简称RFID）做了一些研究。本文的主要内容包括以下几方面:第一,综述了近年来双极化DRA的各种实现方法,讨论各种方法的优点和不足,并作了比较与总结。阐述了近十多年来用于SAR的共用口径DBDP阵列的发展,着重于结合具体的技术指标考察各种设计方案,总结出设计思路和设计中需要考虑的问题。此外,又综述了RFID读卡器天线技术。第二,文章详细介绍了双极化DRA的设计,探讨了DRA形状、大小等参数对天线性能的影响,考察了平衡馈电激励方式在改善天线交叉极化指标方面的作用,并分别对平衡探针和平衡缝隙馈电进行了参数研究。加工了实验天线,其实测的水平和垂直极化阻抗带宽（S11≤-10dB）分别达7.9%和11.8%,而实测隔离度在5.465.9GHz带宽上大于35.9dB,居当前国际先进水平。第三,提出共用口径S/X双波段双极化DRA阵列的新方案:将S波段振子和X波段DRA交错排列,在共口径结构下实现1:3的频率比,X波段DRA通过平衡缝隙馈电技术来提高端口隔离度和降低交叉极化电平,S和X波段仿真的交叉极化电平分别为-32.9d和-47.5dB,天线的水平极化具有一维的±24°相位扫描性能。第四,研制了用于RFID读卡器的低旁瓣、圆极化微带天线阵。一副实验天线的实测与仿真结果吻合得很好,水平面2.56GHz的实测旁瓣电平低至-21dB,实测极化轴比为1.1dB。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 介质谐振器天线概述
• 1.2.1 分析方法
• 1.2.2 双极化介质谐振器天线
• 1.3 用于SAR 的DBDP 的天线单元和阵列概述
• 1.4 RFID 技术与读卡器天线概述
• 1.5 天线设计中的数值计算软件介绍
• 1.6 论文内容与结构
• 第二章 双极化介质谐振器天线的设计
• 2.1 引言
• 2.2 双极化介质谐振器天线
• 2.2.1 辐射单元设计目标
• 2.2.2 介质谐振器天线几何结构考虑
• 2.2.3 天线大小的确定
• 2.2.4 双极化馈电方式
• 2.3 天线参数分析及优化
• 2.3.1 平衡缝隙-缝隙耦合混合馈电双极化DRA 的参数研究及优化
• 2.3.2 平衡探针-口径耦合混合馈电双极化DRA 的参数研究及优化
• 2.4 小结
• 第三章 双波段双极化介质谐振器天线阵的设计
• 3.1 阵列设计的思路
• 3.2 S 波段辐射单元的设计
• 3.2.1 单元尺寸的确定
• 3.2.2 天线厚度对振子性能的影响
• 3.2.3 振子的相对尺寸对天线性能的影响
• 3.2.4 振子宽度对天线性能的影响
• 3.3 X 波段双极化DRA 的设计
• 3.3.1 天线结构设计
• 3.3.2 天线性能
• 3.4 天线阵列设计
• 3.4.1 阵列结构
• 3.4.2 阵列的交叉极化抑制
• 3.4.3 波段间的相互影响
• 3.4.4 阵列的相位扫描性能
• 3.5 小结
• 第四章 RFID 读卡器天线的设计
• 4.1 引言
• 4.2 圆极化单元的设计
• 4.3 切比雪夫馈电网络
• 4.4 天线测试结果和分析
• 4.5 4×3 元切比雪夫面阵
• 4.6 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者在攻读博士期间参与的科研项目
• 致谢