軸向模螺旋天線是一種性能優(yōu)異的圓極化天線,被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、衛(wèi)星定位及射頻識(shí)別等領(lǐng)域。然而傳統(tǒng)軸向模螺旋天線的螺旋圈數(shù)較多,剖面較高,這使其難以滿足終端通信設(shè)備小型化的需求。本文的工工作主要圍繞實(shí)現(xiàn)螺旋天線的低剖面、寬頻化和高增益,具體研究?jī)?nèi)容和成果有:1、首先,我們研究了一種具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的雙金屬螺旋片輻射器,并設(shè)計(jì)了一款工作于UHF頻段的片狀螺旋偶極子天線。通過(guò)一個(gè)Wilkinson功分器和180°移相網(wǎng)絡(luò),對(duì)兩個(gè)對(duì)稱分布的片狀金屬螺旋片進(jìn)行等幅反相激勵(lì),從而使整個(gè)螺旋天線工作于偶極子模式。與單螺旋相比,這種螺旋偶極子工作模式能顯著增加天線增益并減小交叉極化。由于優(yōu)化了天線結(jié)構(gòu)的對(duì)稱互補(bǔ)性,天線在整個(gè)工作頻帶內(nèi)的方向圖對(duì)稱性得到很大改善。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示天線的圓極化軸比帶寬(AR3dB)為65%(0.53-1.04GHz),最大增益達(dá)到11.2dBi且穩(wěn)定。天線的尺寸為0.56λ0×0.56λ0× 0.56λ0,與傳統(tǒng)軸向模螺旋天線相比剖面高度有大幅縮減。2、基于這種螺旋偶極子天線模型,設(shè)計(jì)了一款工作于5G毫米波段的螺旋偶極子天線。實(shí)現(xiàn)了在毫米波頻段的寬帶阻抗帶寬(73%,21-45GHz)和圓極化帶寬(70%,21.4-44.5GHz),能有效覆蓋5G毫米波頻段的工作頻帶。電磁仿真結(jié)果表明天線在工作頻帶內(nèi)平均增益穩(wěn)定在10dBi以上,前后比大于15dB,且整體尺寸約為0.47λ0× 0.47λ0× 0.66λ0。3、在上述5G毫米波螺旋天線單元基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一個(gè)2×2的平面相控天線陣列。通過(guò)自旋轉(zhuǎn)布陣方法大幅減小陣元之間的互耦效應(yīng),從而獲得超寬的圓極化帶寬(74%,23-50GHz)。同時(shí),對(duì)天線陣列的波束掃描特性進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)激勵(lì)元相位的控制,實(shí)現(xiàn)了主波束在±14°范圍內(nèi)圓錐形區(qū)域掃描功能。
【學(xué)位單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN823.31
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 研究背景
    1.3 研究現(xiàn)狀
        1.3.1 天線寬頻化技術(shù)
        1.3.2 天線高增益技術(shù)
    1.4 本文的研究工作及論文安排
第2章 螺旋天線基本理論
    2.1 螺旋天線幾何結(jié)構(gòu)
        2.1.1 傳統(tǒng)柱面螺旋天線
        2.1.2 錐形螺旋天線
        2.1.3 球面螺旋天線
    2.2 螺旋天線輻射模式
        2.2.1 法向模螺旋天線
        2.2.2 軸向模螺旋天線
    2.3 軸向模螺旋天線的特性
        2.3.1 特性阻抗
        2.3.2 軸比
        2.3.3 方向性系數(shù)和增益
        2.3.4 波束寬度與增益帶寬
    2.4 本章小結(jié)
第3章 片狀螺旋偶極子天線的設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 天線基本結(jié)構(gòu)
    3.3 片狀螺旋偶極子天線的優(yōu)勢(shì)
    3.4 片狀螺旋偶極子設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)介
    3.5 有限接地板螺旋偶極子天線
        3.5.1 雙漸變螺旋輻射器
        3.5.2 微帶巴倫饋電網(wǎng)絡(luò)
        3.5.3 漸變阻抗轉(zhuǎn)換器
        3.5.4 天線實(shí)物加工方案
        3.5.5 天線仿真與實(shí)測(cè)結(jié)果
    3.6 UHF-RFID讀寫(xiě)器天線
        3.6.1 UHF-RFID系統(tǒng)工作原理
        3.6.2 UHF-RFID讀寫(xiě)器天線性能要求
        3.6.3 螺旋偶極子天線在UHF-RFID應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)
    3.7 本章小結(jié)
第4章 5G毫米波螺旋偶極子天線及其陣列設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 5G毫米波螺旋偶極子設(shè)計(jì)
        4.2.1 單元天線結(jié)構(gòu)
        4.2.2 天線性能仿真與數(shù)值分析
    4.3 螺旋陣列天線設(shè)計(jì)
        4.3.1 陣列天線基本原理
        4.3.2 四元螺旋陣列布局
        4.3.3 天線性能及數(shù)值分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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1 傅世強(qiáng);周月;房少軍;曹媛;;應(yīng)用于海事衛(wèi)星通信的低剖面變升角螺旋天線設(shè)計(jì)[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

2 彭樺;吳玉成;于璽;楊建航;;基于GEMS對(duì)Ku波段螺旋陣列天線的設(shè)計(jì)優(yōu)化[J];無(wú)線電通信技術(shù);2012年02期

3 王曉嵐;龐峰;;一種新型雙臂螺旋天線的研究與設(shè)計(jì)[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2009年21期

4 趙泓懿;閆濤;王五兔;;寬角掃描圓極化相控陣天線軸比的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];空間電子技術(shù);2009年02期

5 李鵬程;;寬頻帶Schiffman 90°微帶差分移相器[J];微波學(xué)報(bào);1993年03期

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