【摘要】：隨著信息化時(shí)代的來臨,人們對(duì)信息傳遞速度提出了更高的要求,寬帶天線的使用,可以很好的滿足人們對(duì)于信息快速傳遞的要求,而且可以減少無線通信系統(tǒng)中天線的數(shù)量,避免了多個(gè)天線之間的相互耦合,達(dá)到節(jié)省成本等效果。全向天線因?yàn)榭梢栽谀硞€(gè)方位面上實(shí)現(xiàn)能量的均勻輻射或均勻的接收來自空間的電磁波,不管在民用通信領(lǐng)域還是軍事上,都有著巨大的需求。本文圍繞國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)寬帶全向天線展開研究,并緊跟實(shí)際工程需求,提出了兩種寬帶全向天線,具體工作內(nèi)容如下:對(duì)于寬帶全向橢圓極化天線的研究設(shè)計(jì),首先,通過仔細(xì)分析設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),決定采用多個(gè)傾斜折合振子天線組合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)寬帶全向橢圓極化天線,并詳細(xì)論述了其實(shí)現(xiàn)橢圓極化天線的原理。其次,采用仿真軟件對(duì)該寬帶全向橢圓極化天線進(jìn)行仿真,研究了折合振子天線的傾斜角度的變化對(duì)該天線在H面水平極化增益以及垂直極化增益的影響,通過調(diào)節(jié)折合振子天線的傾角使得該天線水平極化增益比垂直極化增益大4dBi。然后,對(duì)該天線進(jìn)行實(shí)際調(diào)試。由于該天線帶寬較寬,在匹配設(shè)計(jì)時(shí),串、并聯(lián)電容電感等元器件在史密斯圓圖上的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢不一樣,這樣可以通過串、并聯(lián)電容電感等元器件,來調(diào)節(jié)天線的駐波。最后,將調(diào)試完成的天線放置在外場(chǎng),進(jìn)行增益的測(cè)量。測(cè)試結(jié)果表明,在108-156MHz范圍內(nèi),該天線的駐波在3以下,水平極化增益約-1dBi,垂直極化增益約-5dBi,且天線在水平面的不圓度在2dB以下,呈現(xiàn)出良好的360°均勻輻射特性。對(duì)于寬帶全向斜45°極化天線的研究設(shè)計(jì),首先也是根據(jù)指標(biāo)要求,確定天線需要采用寬帶全向垂直極化天線加斜極化器組合形式,根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),寬帶全向垂直極化天線初步選擇采用雙錐天線形式。其次,采用仿真軟件的辦法,對(duì)天線進(jìn)行仿真分析,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)雙錐天線形式的帶寬不夠,所以需要對(duì)其進(jìn)行變形改進(jìn)設(shè)計(jì)。然后,在傳統(tǒng)雙錐天線末端接上一個(gè)圓柱體,使得電流在經(jīng)過錐形漸變結(jié)構(gòu)后不至于突變,這樣可以減小傳統(tǒng)雙錐天線末端結(jié)構(gòu)突變而產(chǎn)生反射波造成的影響,進(jìn)而有效的展寬天線的帶寬,再通過仿真,發(fā)現(xiàn)改進(jìn)型雙錐天線的帶寬比傳統(tǒng)雙錐天線寬。最后將設(shè)計(jì)完成的天線進(jìn)行加工制作及天線測(cè)量。測(cè)試結(jié)果表明該天線的極化角度約43.5°。該天線的駐波小于2.5,呈現(xiàn)了良好的寬帶阻抗匹配特性。該天線實(shí)際測(cè)量的H面不圓度比仿真值大,在天線的工作頻段內(nèi),該天線不圓度小于7dB,基本上達(dá)到全向輻射要求。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN820
【圖文】：

及該天線整體結(jié)構(gòu)實(shí)物照片。單元天線實(shí)物圖 天線整體實(shí)物圖圖3.7 天線實(shí)物照片3.3.3 天線調(diào)試天線制作完成之后，然后開始進(jìn)行天線的調(diào)試。在實(shí)際調(diào)試過程中，可以通過添加合適的元器件優(yōu)化天線的阻抗特性，將天線的電壓駐波比（VSWR）在 108-156MHz頻段內(nèi)降低到 3 以下。因此如何設(shè)計(jì)一個(gè)合適的寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，是完成該寬帶全向橢圓極化天線設(shè)計(jì)的工作重點(diǎn)之一。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)部分可能需要用到

42(a) 籠形天線 (b) 寬帶全向橢圓極化天線實(shí)物照片圖3.18 天線實(shí)物照片表 3.1 給出了該寬帶全向橢圓極化天線垂直極化不圓度測(cè)量結(jié)果。表 3.2 是該天線水平極化不圓度測(cè)試結(jié)果，表3.3給出了標(biāo)準(zhǔn)偶極子天線的測(cè)試結(jié)果。采用比較法，同時(shí)取每個(gè)頻點(diǎn) 12 組測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值，我們可以得到該天線的增益測(cè)試結(jié)果如表3.4 所示。從表 3.1 以及表 3.2 可以看出，該天線低、中、高頻的不圓度整體較好，基本驗(yàn)證了該寬帶全向橢圓極化天線具有良好的全向輻射特性。考慮到在測(cè)量過程中各種因素導(dǎo)致的測(cè)量誤差，從表 3.4 可以看出，該天線在 108-156MHz 范圍內(nèi)平均水平極化增益 G1≈-1dB，平均垂直極化增益 G2≈-5dB

53(a) 參數(shù) u 對(duì)駐波的影響 (b) 參數(shù) s 對(duì)駐波的影響圖4.8 參數(shù) u 和 s 對(duì)天線駐波的影響圖4.9給出了天線的主平面H面水平極化增益以及垂直極化增益隨著第一層極化柵直徑的變化曲線。圖4.10是天線的電壓駐波比隨著第一層極化柵直徑的變化曲線。從圖4.9可以看出第一層極化柵離輻射體的距離對(duì)天線的水平極化增益以及垂直極化增益影響較大，隨著 R3 增大天線 H 面水平極化以及垂直極化方向圖不圓度變差，H面垂直極化增益比水平極化增益大 1.2dB 左右，總的來說符合斜 45°極化要求。從圖 4.10 可以看出隨著 R3 增大，低頻部分駐波變差，意味著在一定程度上第一層極化柵離輻射體越近，天線的駐波越好。但是第一層極化柵的直徑不能取得過小，如果取得太小，即離輻射體很近，極化柵在雙錐天線輻射的近場(chǎng)區(qū)域，使得第一層極化柵的極化扭轉(zhuǎn)效果變差。所以 R3 的取值應(yīng)該在一定范圍內(nèi)進(jìn)行，需要同時(shí)考慮到天線整個(gè)頻段內(nèi)的駐波特性以及天線的?

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2750364