超寬帶（UWB）技術(shù)因具有工作頻帶寬、傳輸速率快、定位精確等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于超寬帶無線通信、雷達(dá)探測(cè)等領(lǐng)域。定向天線具有通信距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、信號(hào)檢測(cè)、基站通信等系統(tǒng)。超寬帶定向天線綜合了無線通信設(shè)備對(duì)于天線工作帶寬和輻射方向性的要求,其重要性不言而喻。本文針對(duì)超寬帶定向天線的增益特性、副瓣特性和方向性進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了在Ku頻段實(shí)現(xiàn)高增益、低副瓣的平面天線陣。本文的主要研究?jī)?nèi)容包含以下幾個(gè)方面:1.設(shè)計(jì)了一種超寬帶諧振天線單元的結(jié)構(gòu),天線單元的相對(duì)帶寬達(dá)到60.5%,天線單元采用印刷天線形式,既具有平面天線的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì),又具有更寬的帶寬。2.研究了夾角反射器對(duì)天線帶寬、波束寬度、增益的影響。給出了一種在線陣條件下實(shí)現(xiàn)垂直方向上窄半功率波束寬度的方案,詳細(xì)分析了夾角反射器各參數(shù)對(duì)帶寬、波束寬度和增益的影響,為以后設(shè)計(jì)此類天線提供一種參考。3.設(shè)計(jì)了超寬帶饋電網(wǎng)絡(luò),超寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)包含巴倫和功率分配器兩部分。設(shè)計(jì)了微帶線-平行板線的巴倫,利用T型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了1分32的功率分配器。經(jīng)功率分配器分配到每個(gè)天線單元的功率符合切比雪夫分布,從而實(shí)現(xiàn)了副瓣電平低的特性。功... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

銷錐天線

極子陣列天線，（a）圖為 16 元印刷偶極子陣列天線，偶極子臂分布在基板上下兩個(gè)表面，利用橢圓形偶極子臂擴(kuò)寬天線帶寬，天線采用差分平衡式饋電線，接頭處有非平衡到平衡轉(zhuǎn)換巴倫[27]。該陣列天線在 3.1GHz~11GHz 的頻率范圍內(nèi) VSWR<2，同時(shí)在頻率范圍內(nèi)具有良好的增益和方向性，尺寸為 140mm×130mm，該印刷偶極子陣列天線頻帶寬、尺寸小、輻射方向圖良好，是一款性能優(yōu)異的超寬帶定向天線結(jié)構(gòu)。（b）圖為一種印刷全波極子（full-wave dipole; FWD）天線陣[28]，利用在偶極子臂中間添加縫隙的方法成功實(shí)現(xiàn)帶寬的拓寬，該陣列天線有 4 個(gè)陣列單元，單元陣子為一個(gè)波長(zhǎng)，陣子平均分布在介質(zhì)的上下兩個(gè)表面。該天線阻抗帶寬達(dá)到67.8%，最大增益達(dá)到 14.51dBi，增益帶寬達(dá)到 51.4%，并且具有良好的方向性。這兩種結(jié)構(gòu)都能達(dá)到很好的頻帶特性和方向性，但是都是采用等幅同相饋電方法。此外平面印刷 Yagi 和寬頻帶微帶天線等平面結(jié)構(gòu)也有很多頻帶性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)，如 2015 年電子科技大學(xué)吳江牛設(shè)計(jì)了一款平面印刷 Yagi 天線，在 3.8GHz 到10.3GHz 的頻率范圍內(nèi) VSWR < 2[29]。而在輻射表面和底板開縫的微帶天線主要依靠引入多點(diǎn)諧振拓寬天線帶寬。

陣列規(guī)模較小時(shí)邊緣截?cái)嘈?yīng)更加嚴(yán)西安電子科技大學(xué)的王軍會(huì)對(duì)緊耦合有一個(gè) 4×4 的緊耦合陣列天線驗(yàn)證了阻性表面波，減小截?cái)嘈?yīng)的影響[31]。緊耦合緊耦合陣列天線為平衡結(jié)構(gòu)，而且輸入阻現(xiàn)非平衡到平衡的轉(zhuǎn)換又要實(shí)現(xiàn)阻抗匹緊湊，在很小的空間內(nèi)設(shè)計(jì)出滿足上述要外設(shè)計(jì)了一種環(huán)形混合電橋的巴倫，其結(jié)臂之間需要兩根平行饋電線，加工實(shí)現(xiàn)的俊雅采用增設(shè)短路通孔的不平衡饋電方計(jì)。最終設(shè)計(jì)了一款 4×4×2 的陣列天線饋電難度大和焊接復(fù)雜的問題。緊耦合陣列天線結(jié)構(gòu)有頻帶寬、易小效應(yīng)影響較大、饋電結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巴倫不易緊耦合結(jié)構(gòu)的陣列天線亟待解決的難題。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種新型超寬帶漸變槽線天線設(shè)計(jì)[J]. 宋躍,焦永昌,張福順,王乃彪.  西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(06)

博士論文
[1]超寬帶天線及其陣列的若干技術(shù)研究[D]. 王軍會(huì).西安電子科技大學(xué) 2015
[2]小型超寬帶天線技術(shù)研究[D]. 吳江牛.電子科技大學(xué) 2015
[3]多頻帶/超寬帶印刷天線及錐削縫隙陣列研究[D]. 宋躍.西安電子科技大學(xué) 2010

碩士論文
[1]寬帶小型化陣列天線技術(shù)研究[D]. 楊俊雅.電子科技大學(xué) 2018
[2]超寬帶巴倫小型化研究[D]. 楊詠明.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[3]微帶陣列天線互耦抑制技術(shù)的研究[D]. 江莉.電子科技大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3282707