發(fā)布時間：2020-10-18 02:10

　　 軸向模螺旋天線是一種性能優(yōu)異的圓極化天線,被廣泛應用于衛(wèi)星通信、衛(wèi)星定位及射頻識別等領域。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備小型化的需求。本文的工工作主要圍繞實現(xiàn)螺旋天線的低剖面、寬頻化和高增益,具體研究內容和成果有:1、首先,我們研究了一種具有對稱結構的雙金屬螺旋片輻射器,并設計了一款工作于UHF頻段的片狀螺旋偶極子天線。通過一個Wilkinson功分器和180°移相網(wǎng)絡,對兩個對稱分布的片狀金屬螺旋片進行等幅反相激勵,從而使整個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)化了天線結構的對稱互補性,天線在整個工作頻帶內的方向圖對稱性得到很大改善。實測結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,設計了一款工作于5G毫米波段的螺旋偶極子天線。實現(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。電磁仿真結果表明天線在工作頻帶內平均增益穩(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上,設計了一個2×2的平面相控天線陣列。通過自旋轉布陣方法大幅減小陣元之間的互耦效應,從而獲得超寬的圓極化帶寬(74%,23-50GHz)。同時,對天線陣列的波束掃描特性進行了分析。通過對激勵元相位的控制,實現(xiàn)了主波束在±14°范圍內圓錐形區(qū)域掃描功能。
【學位單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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
        1.3.2 天線高增益技術
    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 螺旋天線幾何結構
        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
第3章 片狀螺旋偶極子天線的設計
    3.1 引言
    3.2 天線基本結構
    3.3 片狀螺旋偶極子天線的優(yōu)勢
    3.4 片狀螺旋偶極子設計原理簡介
    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
        3.5.3 漸變阻抗轉換器
        3.5.4 天線實物加工方案
        3.5.5 天線仿真與實測結果
    3.6 UHF-RFID讀寫器天線
        3.6.1 UHF-RFID系統(tǒng)工作原理
        3.6.2 UHF-RFID讀寫器天線性能要求
        3.6.3 螺旋偶極子天線在UHF-RFID應用中的優(yōu)勢
    3.7 本章小結
第4章 5G毫米波螺旋偶極子天線及其陣列設計
    4.1 引言
    4.2 5G毫米波螺旋偶極子設計
        4.2.1 單元天線結構
        4.2.2 天線性能仿真與數(shù)值分析
    4.3 螺旋陣列天線設計
        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
第5章 總結與展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間的研究成果

【參考文獻】

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1 傅世強;周月;房少軍;曹媛;;應用于海事衛(wèi)星通信的低剖面變升角螺旋天線設計[J];電波科學學報;2013年01期

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本文編號：2845642