本文選題：互補型天線　切入點：電磁偶極子天線　出處：《西安電子科技大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：隨著科技的不斷進(jìn)步,現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)已經(jīng)深入人們生活的方方面面。作為通信系統(tǒng)中不可缺少的主要組成部分,天線正面臨越來越多的挑戰(zhàn),如天線的小型化、寬帶化以及特殊極化特性等。近年來,互補型天線和電磁偶極子天線因其結(jié)構(gòu)簡單、工作頻帶較寬、易于實現(xiàn)圓極化等優(yōu)點得到了深入研究和廣泛應(yīng)用。同時,為了實現(xiàn)更低的方向圖副瓣、更高的天線增益,陣列天線特別是相控陣天線成為學(xué)者們近期研究的熱點。但相控陣對幅度和相位控制器件要求較高,如誤差容忍度較低,加工精度要求較高等,限制了其應(yīng)用范圍。四維陣列天線通過在傳統(tǒng)陣列天線中引入時間維度,對陣列發(fā)射和接收的信號進(jìn)行時間調(diào)制,從而降低了相控陣天線對于幅度和相位控制器件的要求。本文主要對互補型天線設(shè)計、寬帶圓極化電磁偶極子天線設(shè)計和四維陣列天線優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了深入的研究。論文的主要研究成果可以歸納為：1.互補型寬帶及雙頻天線設(shè)計。首先,針對傳統(tǒng)八木天線帶寬較窄和體積較大的問題,基于細(xì)偶極子天線和環(huán)形天線組成的互補結(jié)構(gòu),提出了一種新型引向器陣列。與傳統(tǒng)電偶極子引向器相比,該引向器陣列體積較小且工作頻帶更寬。將引向器陣列設(shè)置在環(huán)槽天線輻射前方,在較寬的頻帶內(nèi)該引向器陣列也能有效地提高天線的定向性。其次,基于自互補的印刷結(jié)構(gòu),通過在天線地板刻蝕槽線改變表面電流,設(shè)計了一種小型化雙頻圓極化天線。實驗結(jié)果表明兩種互補型天線性能良好,可以滿足現(xiàn)代通信中的多種需求,如LTE、DCS、WLAN等。2.寬帶圓極化電磁偶極子天線設(shè)計。由于圓極化天線具有衰減小、抗干擾能力強、傳播穿透能力強等特性,因而其在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中被廣泛使用。本文基于寬帶電磁偶極子天線設(shè)計了兩種寬帶圓極化天線。首先,設(shè)計了一種基于缺陷地板技術(shù)的寬帶移相器,并將該移相器與兩個正交放置的電磁偶極子天線相結(jié)合,組成了寬帶圓極化電磁偶極子天線。然后,為了降低天線的設(shè)計復(fù)雜度、節(jié)省天線安裝空間,利用耦合饋電和寄生貼片技術(shù),設(shè)計了一種單饋點寬帶圓極化電磁偶極子天線。實驗結(jié)果表明兩種天線與傳統(tǒng)天線相比,在軸比帶寬和天線增益方面性能更佳。3.基于新型差分進(jìn)化算法的四維陣列天線優(yōu)化設(shè)計。首先,提出了一種根據(jù)種群的多樣性自適應(yīng)選擇算法的控制參數(shù)CR和變異策略的新型單目標(biāo)差分進(jìn)化算法,并將簡化的三點二次插值算子融入其中。通過標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)測試驗證,該算法在收斂速度和求解精度方面均優(yōu)于傳統(tǒng)算法。其次,采用該算法分別優(yōu)化了四維直線陣列和四維同心圓環(huán)陣列。數(shù)值實驗表明,優(yōu)化后的四維陣列中心頻帶副瓣電平和第一邊帶最大電平更低,并且該算法可以更快更好地優(yōu)化四維陣列天線的性能。4.基于多目標(biāo)差分進(jìn)化算法的四維陣列天線優(yōu)化設(shè)計。鑒于單目標(biāo)優(yōu)化算法的局限性,本文采用多目標(biāo)差分進(jìn)化算法分別優(yōu)化了雙目標(biāo)和三目標(biāo)的四維直線陣列以及雙目標(biāo)的四維同心圓環(huán)陣列,并將多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果與單目標(biāo)結(jié)果進(jìn)行了比較。通過深入分析多目標(biāo)算法優(yōu)化的數(shù)值結(jié)果,得出了滿足工程設(shè)計指標(biāo)要求的高質(zhì)量最優(yōu)解,有效地指導(dǎo)了四維陣列天線的優(yōu)化設(shè)計。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN820

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本文編號：1698705