本文關(guān)鍵詞： 通信天線 導(dǎo)航天線 共形 可穿戴 寬頻帶 高相位中心穩(wěn)定度 雙頻正交極化 高隔離度 極化可重構(gòu) 全向圓極化　出處：《西安電子科技大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：論文結(jié)合科研項目進(jìn)行選題研究,文中研究了共形通信天線和導(dǎo)航天線以及多頻/多極化通信天線的設(shè)計問題。論文的研究工作包含以下四個部分:第一部分為穿戴式馬甲共形通信天線的設(shè)計與研制;第二部分內(nèi)容為手持終端一體化導(dǎo)航天線的方案設(shè)計;第三部分內(nèi)容為寬頻帶高相位中心穩(wěn)定度導(dǎo)航天線的設(shè)計與研制;第四部分研究了多頻/多極化通信天線,包括高隔離度雙頻正交極化天線、極化可重構(gòu)天線以及三頻全向圓極化天線。文中的具體研究內(nèi)容為:1.穿戴式馬甲共形通信天線的研究。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求,采用Ansoft HFSS軟件仿真設(shè)計了穿戴式馬甲共形通信天線,在仿真設(shè)計的基礎(chǔ)上,研制了天線工程樣機。測試結(jié)果表明,天線樣機與服裝完全共形,其重量輕只有0.45kg,工作頻帶內(nèi)的電壓駐波比小于1.7,增益為6dB,方位面方向圖為圓形(不圓度≤5dB),俯仰面方向圖近似為“∞”形,而且前向波束寬度窄、后向波束寬度寬,所有指標(biāo)滿足設(shè)計要求,達(dá)到了設(shè)計的目的。2.針對手持終端一體化導(dǎo)航天線的設(shè)計需求,給出了三天線方案和五天線方案兩種方案并進(jìn)行了對比,對比結(jié)果表明,三天線方案的電壓駐波比和增益滿足指標(biāo)要求,但是其隔離度約為10dB不滿足隔離度≥15dB的指標(biāo)要求,3dB波束寬度≥72°不滿足指標(biāo)要求,3dB波束寬度內(nèi)的軸比≤8.4dB不滿足指標(biāo)要求;五天線方案的電壓駐波比、增益和隔離度滿足指標(biāo)要求,但是其3dB波束寬度≥81°不滿足指標(biāo)≥120°的要求,3dB波束寬度內(nèi)的軸比≤10.5dB不滿足指標(biāo)≤5dB的要求。因此,選用五天線方案進(jìn)行下一步的優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化設(shè)計后天線的電壓駐波比≤1.6、3dB波束寬度≥120°、3dB波束寬度內(nèi)的軸比≤5dB、隔離度≥15.9dB、北斗頻段法向增益≥2.7dB、北斗頻段仰角15°增益≥-2.8dB以及S頻段法向增益≥3dB都能滿足指標(biāo)要求。3.依據(jù)多模衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線的應(yīng)用要求,研制了寬頻帶高相位中心穩(wěn)定度導(dǎo)航天線,它能覆蓋GPS的L1和L2頻段以及BDⅡ的B1和B2頻段。根據(jù)仿真設(shè)計結(jié)果加工了實物樣機并進(jìn)行了測試。測試結(jié)果表明,所設(shè)計的寬頻帶高相位中心穩(wěn)定度天線在工作頻帶內(nèi),電壓駐波比≤1.8,仰角90°增益≥0.2dB,仰角90°軸比≤2.9dB,仰角20°增益≥-5dB,仰角20°軸比≤5.7dB,前后比≥15.1dB,相位中心≤±2mm,尺寸120mm×76mm×15.3mm,所有指標(biāo)滿足設(shè)計要求,達(dá)到了設(shè)計的目的。4.在高隔離度雙頻正交極化天線的設(shè)計中,通過兩個饋電端口使矩形微帶天線分別激勵起兩個正交的基本模式,通過改變貼片的形狀和采用疊層結(jié)構(gòu)來減縮天線的整體尺寸,通過在兩個微帶饋線下加載相應(yīng)頻率的濾波器來提高天線兩個端口的隔離度。該天線的整體尺寸只有同類型天線的四分之一,兩端口的隔離度比未加載濾波器時提高了20dB。5.在極化可重天線的設(shè)計中,利用可切換功分器設(shè)計了2.4GHz頻段的極化可重構(gòu)天線,該天線的輻射貼片由四個加載T形縫隙的三角形組成,每個三角形通過可切換功分器的一個輸出端口饋電�？汕袚Q功分器是由三個威爾金森功分器組成的一分四功分網(wǎng)絡(luò),并在該功分網(wǎng)絡(luò)上加載PIN開關(guān)二極管,通過控制各開關(guān)二極管的狀態(tài)來改變功分網(wǎng)絡(luò)輸出端口的相移,使天線實現(xiàn)不同的極化方式。與同類型的極化可重構(gòu)天線相比該天線的帶寬特別是圓極化帶寬比較寬。6.在三頻全向圓極化天線的設(shè)計中,利用電偶極子和磁偶極子在空間某點輻射電磁波的幅度相等、相位相差90°時產(chǎn)生方位面全向圓極化波的基本原理,設(shè)計了頂部加載改進(jìn)Alford環(huán)的三頻全向圓極化介質(zhì)諧振天線。其中,底部中心探針饋電的圓柱形介質(zhì)可等效為一個電偶極子,頂部加載的Alford環(huán)等效為一個磁偶極子。通過改進(jìn)頂部加載Alford環(huán)的結(jié)構(gòu),使三個頻段內(nèi)兩者在空間某點輻射的電磁波疊加后均形成圓極化波,且方位面方向圖全向。
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【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN822

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 馬達(dá);章文勛;;人體附近天線的輻射特性[J];電波科學(xué)學(xué)報;2011年01期

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本文編號：1536427