波束全向掃描微帶漏波天線的原理和套用研究

《波束全向掃描微帶漏波天線的原理和套用研究》是依託中山大學，由李元新擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：波束全向掃描微帶漏波天線的原理和套用研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李元新
• 依託單位：中山大學

中文摘要

近年來，電控波束可調天線技術得到了充分的發展。微帶漏波天線以其低剖面，結構簡單，特別是微帶漏波天線的波束電控頻掃特性，使其已被廣泛套用於各個方面。傳統的微帶漏波天線的天線主波束僅在法線方向與端射方向之間掃描。如果我們在保持微帶漏波天線特性的同時，實現天線主波束的全向掃描，應可以大大提高微帶漏波天線的套用範圍。我們希望可以提出新型的天線結構設計，或者找尋某些結構參數，控制微帶漏波天線的相位係數。透過工作頻率的變化或者控制某些在天線特殊位置上載入的可控元件，實現天線的相位係數的正負變化，使與其有線性關係的天線主波束全向掃描。其中一個實現波束全向掃描的方法是挑選合適的基本單元結構，並且把它們按一定規律排列組成周期性結構，從而實現相位係數的可控變化。也希望利用數值計算方法仿真模擬全向掃描微帶漏波天線的電場分布，推導快速準確地計算全向掃描微帶漏波天線傳播係數的計算公式。

結題摘要

項目開展期間，項目組圍繞主波束全向掃描的微帶漏波天線理論和設計開展大量研究工作，取得了一系列成果。傳統的微帶漏波天線只能在法線方向和端射方向之間隨工作頻率變化掃描。項目組基於Floquet理論，使用短路截線等周期結構單元設計了多款周期性微帶漏波天線，成功實現了天線主波束的全向連續電控掃描。天線主波束可以由後向方向向端射方向受控掃描。項目組分析了周期性微帶漏波天線的設計方法和規律，推導了計算周期性微帶漏波天線傳播常數的一系列經驗公式，仿真數據與實測數據十分吻合。項目組提出的周期性漏波天線加大了天線主波束的掃描範圍，拓展了漏波天線的套用範圍。項目組開創性地開展了對雙面平行微帶線的輻射性能的研究工作。以往，雙面平行微帶線僅被用作濾波器等微波器件。項目組通過時域有限差分法仿真，推導了計算偏置式雙面平行微帶線等效阻抗的計算公式，通過理論分析和實驗結果證明了雙面平行微帶線在一定條件下具有輻射能力。把多個偏置式雙面平行微帶線周期單元按一定規律一定方向排列，能量可以沿周期性結構長邊向外輻射，形成漏波天線，主波束在後向方向和法線方向之間掃描。基於周期性偏置式雙面平行微帶線特殊的電磁特性，項目組還提出了一種使用周期性結構基片的新型雙頻諧振天線。項目按年度計畫順利開展，達到了預期目標，取得了相當的研究成果。項目開展期間，項目組已在國內外發表SCI收錄學術論文9篇，其中國際天線與電磁場領域權威期刊IEEE Transactions on Antennas and Propagation論文5篇；申請國家專利3項。