摘要
微带平面阵列天线因其剖面低、重量轻、易集成、成本低等诸多优势，在卫星通信、深空探测、雷达遥感等领域获得了研究人员的广泛关注。但传统的微带平面阵列天线固有的窄带特性，使得其应用受到限制。本文将分形结构引入微带平面阵列天线单元的设计中，利用分形结构的空间填充性和自相似性，不仅极大地减小了单元尺寸，还拓展了天线带宽。天线采用并行馈电方式，馈电网络与辐射单元采用双层结构，提高了设计的灵活度。本文主要对基于Koch分形结构的微带平面阵列天线进行了研究，论文主要内容包含以下两个部分： (1)基于Koch雪花分形结构的高增益缝隙阵列天线研究 采用Koch雪花分形来设计辐射缝隙单元，分别设计了2?2、4?4阵列，均实现了高定向性能。对4?4天线阵列进行加工和测试，结果表明天线的3-dB增益带宽达到18.40%(5.13-6.20GHz)，在工作频率5.8GHz处，天线增益可达20.06dBi，口径效率80.69%。 (2)加载COS耦合谐振器的低互耦高增益阵列天线研究 采用Koch雪花分形来设计辐射贴片单元，设计了4?4阵列。为了降低相邻单元间的互耦，在辐射贴片四周添加COS耦合谐振器，该结构由两条蚀刻于介质基板两侧的COS曲线构成，中间由金属过孔连接。对其进行加工和测试，实测结果表明天线的阻抗带宽达到9.83%(5.54-6.11GHz)，3-dB增益带宽达到23.93%(5.00-6.39GHz)，阻抗带宽相比较未加载COS耦合谐振器的参考天线提高了3.31%。工作频率5.8GHz处，天线增益为20.46dBi，提高了0.45dBi。实现了良好的低互耦和高增益性能。
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