【摘要】：天線是接收和發(fā)射電磁波的無線設(shè)備,總是位于射頻系統(tǒng)的最前端,高性能天線技術(shù)是提高空間通信質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。時至今日,天線應(yīng)用于生活的各個方面如:全球定位系統(tǒng)(GPS)、移動通訊、電子不停車收費系統(tǒng)(ETC)、射頻識別(RFID)等等;同時,天線也應(yīng)用于軍事重地,在維護國家安全方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著無線通信質(zhì)量的不斷提高,圓極化、寬頻帶、高增益、小型化的天線技術(shù)越來越受人們重視。其主要原因是與線極化天線相比,圓極化擁有旋向正交、可接收任意極化形式的電磁波,且其輻射的波可以被任意極化的天線接收等特征;與窄帶系統(tǒng)相比,寬頻帶具有更高的傳輸速度、更強的抗多徑干擾能力和更低的資源占用率;高增益天線具備更強的方向性,其接收/發(fā)射能力更強。由于微帶天線具有質(zhì)輕、體積小、易于集成、易于實現(xiàn)圓極化等優(yōu)勢,已得到了廣泛的關(guān)注與研究。因此圓極化寬頻帶高增益微帶天線憑借其諸多優(yōu)勢更具有競爭力,從而得以快速發(fā)展,并成為了研究焦點之一。結(jié)合實際情況,本文主要設(shè)計分析了寬軸比波束微帶天線和寬帶高增益圓極化微帶陣列天線。首先,介紹了研究背景與意義,并簡述了圓極化微帶天線和微帶陣列天線的相關(guān)理論;其次,設(shè)計了兩種天線單元分別為3 dB軸比波束寬度為230°的寬軸比波束微帶天線單元,和帶寬為19.2%、峰值增益為10.1 dB的寬帶準(zhǔn)八木微帶天線單元,研究了其輻射機理,并對其參數(shù)變量進行了分析;然后,設(shè)計了一種尺寸為0.61λ_0×0.61λ_0×0.011λ_0(λ_0中心頻率的自然波長)的緊湊型寬帶順序相移(Sequential-phase,SP)饋電網(wǎng)絡(luò),研究分析了其工作原理和性能參數(shù);最后,在所設(shè)計的天線單元和饋電網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上設(shè)計了兩種新穎結(jié)構(gòu)應(yīng)用于C波段的基于SP饋電網(wǎng)絡(luò)的微帶陣列天線分別為實測結(jié)果顯示帶寬為43.9%、3 dB軸比帶寬為40%、均交叉極化比為15 dB、峰值增益為9.9 dB的寬帶右旋圓極化矩形微帶陣列天線,和仿真結(jié)果顯示帶寬為58.8%、3 dB軸比波束寬度為-100°~70°、峰值增益為20.88 dB的寬帶左旋圓極化準(zhǔn)八木微帶陣列天線,研究了其輻射機理,分析了其參數(shù)對各項性能的影響。對所設(shè)計的幾種天線加工了實物,并在中國電科三十九研究所的微波暗室完成了測試,且測試結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合,驗證了設(shè)計的合理性。
【學(xué)位授予單位】：西安郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN820
【圖文】：

[3]，至此微帶天線引起了廣泛的研究與快速發(fā)展，并主要研發(fā)應(yīng)用了圖1.1所示的幾種基本形式。由于定向天線的數(shù)據(jù)傳輸率和接收質(zhì)量高，所以是長距離無線通信和無線電力傳輸所必要的。隨著無線通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，低成本，低剖面和寬帶定向天線的需求正在增加。微帶天線是眾所周知的定向天線，以及與常規(guī)天線相比，其具有低成本，低剖面，易制作，輕質(zhì)，體積小，散射截面積小，易于實現(xiàn)圓極化并與載體共形，性能穩(wěn)定并易與電路板集成等獨特優(yōu)勢[1]，所以其適合大規(guī)模生產(chǎn)及應(yīng)用，并有利于簡化加工與調(diào)試，以及降低成本。進而促使新型結(jié)構(gòu)微帶線輻射貼片介質(zhì)基板接地板

其寬邊一般都達到普通微帶貼片的 1.5 ~ 2 倍。另外為了展寬 3 dB 軸比波束寬度（Axial Ratio Beamwidth, ARBW）以便在更大范圍接收無線信號，迄今為止研究者已開發(fā)出三種典型的設(shè)計方法[10-15]。其一螺旋天線。通過調(diào)整螺旋天線的俯仰角或疊加由正常模式與軸向模式產(chǎn)生的兩個輻射模式來展寬 ARBW，文獻[11]實現(xiàn)的 3 dBARBW 可達到 90°。其二，利用旋構(gòu)。通常被視為由多個相同的偶極子和 90°移相功分器饋電網(wǎng)絡(luò)組成的旋轉(zhuǎn)對稱[12-13]，其可以通過控制旋轉(zhuǎn)陣列的陣列因子實現(xiàn) 150°的 3 dB ARBW[12]。其三，寬半功率波束寬度的前提下，降低天線的電尺寸[14-15]�？梢酝ㄟ^減小接地板實現(xiàn)的 3 dB ARBW[14]，然而使用這種方法的天線通常有較高的剖面。因此，設(shè)計一有較寬 3 dBARBW 并保持低剖面的非旋轉(zhuǎn) CP 天線對于設(shè)計者是一個挑戰(zhàn)[16]。 基于 SP 饋電網(wǎng)絡(luò)微帶陣列天線的研究現(xiàn)狀傳統(tǒng)的 CP 天線通過單饋或雙饋來激勵兩個正交的模，使相位相差 90°，且大部列天線采用切角微擾的方式設(shè)計天線單元，所以其帶寬窄（< 13%）[17]，增益低dB)，效率低，功率容量小（<100 W）等[1, 7]，已不能滿足一些設(shè)備的需求。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 沈菊鴻;盧春蘭;李平輝;朱彤;曹文權(quán);;第1講 圓極化微帶天線的技術(shù)與發(fā)展[J];軍事通信技術(shù);2014年02期

2 李瑞;郭曉棟;吳多龍;李庚祿;鮑志雄;;一種層疊結(jié)構(gòu)雙頻圓極化GPS天線的設(shè)計[J];廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2011年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 劉凱;新型多頻段微帶圓極化天線的設(shè)計與應(yīng)用研究[D];南京郵電大學(xué);2013年

2 洪振;寬帶/雙頻帶圓極化微帶縫隙天線設(shè)計[D];西安電子科技大學(xué);2012年

本文編號：2723058