准周期天线阵.ppt

报 告 提 纲 天线阵列 天线阵列是卫星通信中的重要部件： 提供高增益波束，实现远距离通信 提供灵活的空间辐射性能，实现波束扫描、赋形波束等 天线阵列的三个要素： 阵列布局：线阵、面阵、共形阵 单元选择：结构，频率，极化 馈电网络：幅度控制，相位控制 例：8×8平面阵列，矩形贴片单元，微带功分、移相网络 均匀阵列?非均匀阵列 阵列布局：面阵 相同的微带贴片单元 强制馈电控制单元幅相 阵列布局：面阵 大小各异的微带贴片单元 空间馈电＋单元调相 报 告 提 纲 * 非均匀结构研究的理论背景 “Light propagation with phase discontinuities: generalized laws of reflection and refraction”, Science, vol. 334, 21 October 2011. 非均匀、准周期结构的天线阵 * 电磁阻抗表面 大规模阵列单元组成 准周期性、非均匀、微结构、超薄表面 对入射电磁波呈现不同的等效阻抗和相应的幅相特性 可实现高效平面聚焦、快速波束扫描、及灵活波束形成等辐射性能 并联RLC等效电路原理图 延迟线法 谐振单元法 单元旋转法 典型设计方法 * 非均匀、准周期天线阵 典型相位响应特性 典型幅度响应特性 方形贴片单元 典型口面相位分布 典型口面幅度分布 空间馈电结构 * 新型天线系统研究 可适应各种无线应用系统的多样化需求！ 报 告 提 纲 直径 0.566 米的圆极化反射阵天线: 692个C波段交叉振子(7.1 GHz): 28.4 dB 685个X波段方形环(8.4 GHz): 29.1 dB 10,760个Ka波段圆环(32 GHz): 38.7 dB 单层三频反射阵天线 Ku频段卫星通信天线 频率: Ku频段，12.5GHz和14.25GHz 口面直径： 516mm 贴片单元： 方形贴片外加方形环 单元数目： 1672单元 天线增益： 33.8dBi（12.5GHz） 34.5dBi（14.25GHz） * 多波束反射阵设计 测量增益：25.3 dB Ka波段四波束反射阵列设计 测量结果显示了良好的波束性能 机械波束扫描的反射阵 传统 双焦 PSO MOPSO 频率：32GHz，口面直径：160mm，共848个贴片单元 传统 双焦 PSO MOPSO 仿真远场方向图 测量远场方向图 * 电调波束扫描的反射阵 可重构天线单元?调节反射相位 口面相位综合?灵活波束指向、波束宽度 系统功耗小，可靠性高，重量轻，成本低 集成于太阳翼的反射阵天线 以东方红3号卫星为例： 1、通信天线：一副2.0米口径抛物面天线 2、太阳能板尺寸：2×3×(2米×2米) ? 2副2.5米口径天线，或6副1.4米口径天线 仿真与测量方向图比较 测量增益：26.3 dB，口面效率30% 总结 将传统分立的移相结构与阵列单元集成到一起。由于各单元所需要的相位不一致，因此形成了一种新型的非均匀、准周期结构天线阵列。 超薄电磁阻抗表面：通过调整单元的结构参数，使其对入射电磁波的反射、透射呈现出特定的幅相特性，实现高效平面聚焦、快速波束扫描、及灵活波束形成等辐射性能。 基于超薄电磁阻抗表面的非均匀准周期结构天线，具有形面轻薄、易共形、波束灵活、成本低等优势，可适用于各种移动平台，可望成为天线技术的一个崭新发展方向。 Questions? 谢 谢！ * * 电磁阻抗表面：大规模阵列单元组成的可实现灵活相位控制的准周期性、非均匀、微结构的超薄表面。 * 电磁阻抗表面：大规模阵列单元组成的可实现灵活相位控制的准周期性、非均匀、微结构的超薄表面。 * 电磁阻抗表面：大规模阵列单元组成的可实现灵活相位控制的准周期性、非均匀、微结构的超薄表面。 * 电磁阻抗表面：大规模阵列单元组成的可实现灵活相位控制的准周期性、非均匀、微结构的超薄表面。 * * 验证宽带双频反射阵概念，采用Ku频段设计 单元采用方形微带贴片外加方形环，多种参数可优化反射相位 模拟与测量方向图符合良好 1.2米口径，增益超过40dBi PSO优化旁瓣 MOPSO优化旁瓣和主波束宽度 * 非均匀、准周期 天线阵列研究 杨 帆 清华大学，电子工程系，微波与天线研究所 * * 电磁阻抗表面：大规模阵列单元组成的可实现灵活相位控制的准周期性、非均匀、微结构的超薄表面。 * 电磁阻抗表面：大规模阵列单元组成的可实现灵活相位控制的准周期性、非均匀、微结构的超薄表面。 * 电磁阻抗表面：大规模阵列单元组成的可实现灵活相位控制的准周期性、非均匀、微结构的超薄表面。 * 电磁阻抗表面：大规模阵列单元组成的可实现灵活相位控制的准周期性、非均匀、微结构的超薄表面。 * * 验证宽带双频反射阵概