文献[12]采用正交辐射模式分析去耦网络的设计方法,提出了微带线网络、微带-集总电路网络等三种去耦网络,都能减小乃至去除天线端口的耦合。文献[13]中提出根据阵列的实测方向图来进行互耦校正的方法,将去耦问题转变成在理想情况下(即不计互耦的影响)逐渐逼近实测方向图的问题,无需计算互阻抗,较为方便。
1.3 本课题研究内容概述本课题在了解天线阵列及互耦的基础理论后, 以二元印刷偶极子天线阵为研究对象,在HFSS 中搭建中心频率为 2.56GHz的印刷偶极子天线单元,并在此基础上设计二元阵模型,分析其互耦。再在去耦网络理论推导的基础上,完成去耦网络的设计,接着进行 HFSS 和ADS 的联合仿真,在ADS 中完成去耦二元阵的端口的匹配网络设计,进一步优化天线性能。第一章简单介绍了阵列天线及互耦的定义, 点出研究互耦效应以及设计去耦网络的重要性和必要性,简要介绍了该技术的研究现状。第二章对阵列天线的概念、基本结构及主要参数、互耦产生的原因以及互耦对阵列性能的影响作了详细介绍, 并在 HFSS 软件中设计2.56GHz 印刷偶极子天线单元以及二元印刷偶极子天线阵, 通过两者仿真结果对比来了解互耦对阵列性能的影响。第三章对天线的互耦进行理论分析,介绍逐元法中“阻抗矩阵法”和“散射参数法”两种分析互耦的方法,进而进行去耦网络的理论上的推导,得出去耦网络散射参数矩阵的一种可能的形式。第四章介绍了一种四端口器件,180°混合环,其散射参数矩阵满足上文推导的形式,因而理论上可作为二元印刷偶极子天线阵的去耦网络。在介绍混合环的基本概念和去耦原理后在HFSS 中搭建混合环去耦网络模型, 根据仿真结果分析能量分配及端口匹配情况;再在二元阵天线上加上该去耦网络,分析仿真结果,完成去耦设计。第五章在去耦的基础上对天线阵进行进一步优化,即在 ADS 中设计端口匹配网络。具体涉及 S参数导出与导入,端口阻抗测试,利用smith 圆图设计匹配网络等内容。最终在去耦的基础上完成了匹配网络的设计,较好的优化了天线系统性能。最后总结全文,指出在研究过程中的可取之处和不足之处,并对本课题作进一步延展,提出下一阶段的研究问题。
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