《柵瓣頻率相位掃描高增益可重構錐狀波束天線陣研究》是依託南京理工大學，由齊世山擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：柵瓣頻率相位掃描高增益可重構錐狀波束天線陣研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：齊世山
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
錐狀波束天線及其陣列在雷達、車載衛星通信、探測制導、無線個人區域網路和新一代WLAN等諸多領域有著廣泛的套用。在高增益、頻掃、相掃和可重構錐狀波束天線陣的實現及其快速最佳化設計等方面都面臨諸多挑戰性問題。與現有方案不同，本項申請從利用柵瓣的角度出發研究天線單元為錐狀波束的錐狀波束陣列天線，解決一定錐角下實現高增益錐狀波束的難題；利用柵瓣頻掃和相掃的新概念，實現錐狀波束可重構性；結合FSS的頻率和空間選擇性研究多頻高增益錐狀波束Fabry-Perot（FP）腔天線；將電控元件引入FSS蓋板的設計中，研究錐角可電控的FP腔錐狀波束天線及其陣列；研究高階旋轉對稱矩量法與模式匹配法混合的數值方法，以實現對介質載入複雜結構錐狀波束天線的快速分析和最佳化設計。這些研究內容已在項目申請的預先研究中進行過初步方案論證，其可行性得到了確認。由於研究內容的基礎性和通用性，研究成果具有理論意義和工程實用價值。
結題摘要
本項目針對錐狀波束天線和雙波束天線在實際套用中尚存的性能缺陷，進行深入分析研究並給出解決方案，主要創新性工作可以概括如下： 1.針對常見錐狀波束陣列天線和雙波束陣列天線隨著天線口徑的增大，導致的性能降低的問題，提出錐狀波束單元柵瓣組陣方案，以同時實現大傾角和高增益。設計實例實測中雙波束矩形陣列天線在±49.4°的波束指向角上獲得了16.6dBi增益；錐狀波束圓環陣列天線在±48°波束指向角上獲得了9dBi增益。 2.針對頻寬較窄的問題，提出了多點環路饋電形式的圓形貼片錐狀波束天線，利用環路和貼片的雙諧振以及磁耦合效應，實測低剖面圓貼片錐狀波束天線在 0.13λ0 的電高度下實現了 65.3%的相對阻抗頻寬，且整個頻寬範圍內方向圖性能穩定。 3.針對現代移動通信系統中半域覆蓋波束可重構天線設計複雜的缺陷，提出了不同配置的多點環路饋電方案，實現了同時具有筆狀波束和錐狀波束的可重構的寬頻圓貼片天線，實測中筆狀波束相對頻寬 27.2%，錐狀波束相對頻寬 45.9%。 4.提出了一種CPW饋電的錐狀波束印刷天線陣，共線排列的有限地面寬度的環形槽作為輻射單元。實測中心頻率10.5GHz，-15dB頻寬為11.4%，波束指向角77度，增益與副瓣電平分別為10.3dBi與-20dB。 5.利用變容二極體控制FP諧振天線的HIS接地板和PRS的反射相位，實現了筆狀波束和雙波束可重構的FP諧振天線。仿真結果表明，則天線在筆狀波束時方向性係數為16.05dBi；改變變容二極體的容值，重構為雙波束，方向性係數為10.3dB，波束夾角40°。 6.設計了工作於35GHz的賦形雙反射面錐狀波束天線，錐角為30°時天線增益為13.4dB，副瓣為-14.3dB。同時還分析了一個半球透鏡高增益錐狀波束天線。 7.給出了一種基於陣元級方向圖分集（ELPD）的線性陣列綜合方法，此種綜合方法提供了更多一種的自由度。 研究成果在包括IEEE Trans. AP、IEEE AWPL、Pier Letter、IEEE APCAP、微波學報、天線學報等本領域重要期刊和會議上發表論文共14篇，其中SCI 5篇，EI 3篇；申請發明專利3項；參與培養博士生2名，碩士生6名。完成了預期目標。
