准八木天线阵互耦分析及抑制方法研究

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本文首先给出了时域有限差分法的基本理论,奠定了互耦分析的理论基础;然后介绍了一种新型的准八木天线,并用此天线组成了16元准八木天线阵。接下来,从时域有限差分法的基本理论出发,结合准八木天线的结构特点,进行了建模、网格划分、设置边界条件和激励源,并编写程序计算了准八木天线阵的互耦矩阵。计算结果与电磁软件仿真结果接近,表明了计算方法的正确性。对阵列天线方向图和电压驻波比的分析表明,天线阵性能受互耦影响严重,需要采取措施减小互耦。减小阵列互耦有两种方法:一种是互耦抑制,直接减小阵元间的耦合度;另一种是互耦补偿和校准,通过调整激励信号的幅度和相位减小互耦效应。通过分析水平排列和垂直排列天线间互耦,文中采取了水平方向断开介质板并增大间距的互耦抑制措施;垂直方向加与天线接地板高度相同的金属隔板抑制互耦;文中还探索了吸波材料用于互耦抑制的方法,结果表明吸波材料能够减小天线间的耦合度,但会降低天线阵增益;采用三角排列栅格形式,通过增大间距减小互耦;周围加端接匹配负载无源单元改善方向图和抑制互耦。利用这些互耦抑制措施组成了一个新的准八木天线阵。新阵列阻抗匹配得以改善,单元方向图差异减小,增益有所提高。最后,文章还采用旋转矢量法校准方向图和进一步减小互耦,并进行了实验验证。经过一系列互耦抑制和校准措施后,天线阵实现了8GHz-12GHz宽频带±30。波束扫描。
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