微带天线设计与优化：全波分析与工程应用

"这篇博士学位论文详细探讨了微带天线的研究，由南京理工大学的王昊撰写，导师为方大纲，专业领域为电磁场与微波技术。论文主要研究了微带天线的设计方法，包括全波分析的网络方法、降低互耦、提高自适应天线阵列性能、紧凑型单脉冲天线阵和一维频扫微带天线面阵的方案，以及各种实用微带天线单元和阵列的设计。" 微带天线作为一种小型、轻便且易于集成的天线类型，在无线通信和雷达系统中广泛应用。王昊的研究主要集中在以下几个方面： 1. 提出基于全波分析的网络设计方法，该方法将辐射单元和馈电网络分离，分别进行全波分析，然后用网络级联，以适应宽带分析。通过扩展两个微带单元之间的互阻抗解析公式，实现了对两个电大尺寸阵列之间互耦的有效降低，扩大了公式的适用范围。 2. 针对提高自适应天线阵列性能，王昊提出了一系列创新结构和方法。例如，设计了在微带单元上添加悬置金属带条的新结构，以降低单元间的互耦，解决了一维扫描相控阵天线的盲角问题。此外，他还提出优化子阵单元间距和采用端口幅度分布优化、随机子阵和随机错阵组合来抑制子阵扫描时的栅瓣。 3. 设计了结构紧凑的单层单脉冲微带天线阵，所有组件（天线单元、高频比较器和馈电网络）均在同一层上，简化了设计并减少了成本。同时，他还开发了单通道电跟踪数字波束形成微带天线阵，通过时序相位权重恢复子阵的口径幅相分布，实现和差波束，减少了对高频比较器和接收机的需求。 4. 提出了一种一维频扫微带天线面阵的方案，该方案能够在有限的频带宽度内实现宽角度扫描，同时保持低损耗、紧凑结构和低成本，通过一系列创新措施解决了各种设计参数之间的矛盾。 5. 研究并开发了多种实用的微带天线单元和阵列，如宽带齿型缝隙天线阵列、单层宽带U型缝隙天线阵列、紧缩型H面SIW喇叭天线单元、极化捷变的微带天线阵列、新型低交叉极化角馈天线阵列、倒置T型宽带线极化和圆极化微带单元，以及使用馈电网络的其他单元设计。 这些研究对微带天线理论和技术的发展做出了重要贡献，不仅深化了对微带天线设计原理的理解，还为实际工程应用提供了新的解决方案。