本文選題：寬帶多頻帶微帶天線 + 寬帶電磁偶極子天線��； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：隨著無(wú)線通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展,對(duì)系統(tǒng)中天線的結(jié)構(gòu)和性能提出了越來(lái)越高的要求。一方面,由于定向性天線具有良好的方向性,在通信、雷達(dá)、廣播、導(dǎo)航、探測(cè)等電子設(shè)備中有著廣泛的需求和應(yīng)用。另一方面,為了實(shí)現(xiàn)某些特定的需求,要求天線具有較高的增益和波束掃描特性,而傳統(tǒng)的高增益波束可控陣列,譬如拋物面天線和相控陣,往往存在低性能或高成本的缺點(diǎn),因此迫切需要基于新波束控制形式的高增益天線陣列。本文以寬帶定向天線為主線,分別對(duì)微帶天線、電磁偶極子天線和準(zhǔn)八木印刷端射天線在內(nèi)的三類天線做了研究,同時(shí)提出了一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型波束可控陣列。本文的主要研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)概括如下：1. 對(duì)微帶天線的寬頻帶和多頻帶技術(shù)研究。首先,通過(guò)將半橢圓寄生貼片和空氣介質(zhì)結(jié)合,設(shè)計(jì)了一款相對(duì)阻抗帶寬達(dá)到28.1%的寬頻帶微帶天線,天線在帶內(nèi)增益穩(wěn)定在8.0±1.0 dBi之間；其次,通過(guò)巧妙的激勵(lì)方式,設(shè)計(jì)了雙頻微帶天線,天線能工作在13.0 GHz和18.0 GHz附近,相對(duì)帶寬分別達(dá)到10.0%和22.3%；最后,在雙頻帶天線的基礎(chǔ)上,通過(guò)增加F-形枝節(jié)設(shè)計(jì)了四頻帶微帶天線,分別為6.9-7.3GHz、12.4-13.2 GHz、14.3-14.8 GHz和17.7-21.0 GHz,天線在各頻帶內(nèi)增益不低于6.0 dBi,顯示了良好的定向輻射特性,測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。2. 提出了基于垂直結(jié)構(gòu)的電磁偶極子天線。天線采用印刷結(jié)構(gòu)的扇形偶極子和半圓環(huán)金屬覆層分別作為電偶極子和磁偶極子,為了實(shí)現(xiàn)天線的寬帶阻抗匹配特性,利用由微帶線到共面帶線巴倫同時(shí)激勵(lì)電偶極子和磁偶極子,測(cè)試結(jié)果顯示天線駐波比小于2的工作帶寬為2.45-4.90 GHz,但是仿真及測(cè)試顯示天線工作在高頻時(shí),輻射方向圖會(huì)出現(xiàn)裂瓣,為了改善這一現(xiàn)象,設(shè)計(jì)了高折射率人工電磁材料,該材料由普通的介質(zhì)材料加載H-形諧振器構(gòu)成,通過(guò)將該材料加載于垂直結(jié)構(gòu)的電磁偶極子前端,顯著的改善了天線在高頻的輻射方向圖特性和增益,實(shí)測(cè)結(jié)果顯示改進(jìn)后天線的工作頻帶為2.31-3.93 GHz,且增益穩(wěn)定在7.4-9.7 dBi之間。最后,以該單元為基礎(chǔ),做不同規(guī)模和形式的組陣仿真設(shè)計(jì),仿真結(jié)果顯示該單元具有良好的電磁特性和結(jié)構(gòu)特性,具有一定的實(shí)用價(jià)值。3. 對(duì)準(zhǔn)八木印刷端射天線進(jìn)行了研究。提出了三種寬頻帶印刷端射天線。首先,利用微帶線到共面帶線巴倫的寬頻帶工作特性,設(shè)計(jì)了尺寸僅為24.24 mm×30 mm的印刷端射天線,該天線在S波段駐波比小于1.5的相對(duì)阻抗帶寬達(dá)到75%,且在帶內(nèi)具有良好的端射輻射特性；其次,以印刷單極子天線為基礎(chǔ),通過(guò)增加引向器和反射器設(shè)計(jì)了具有端射輻射特性的寬帶端射天線；最后,通過(guò)改進(jìn)引向器的結(jié)構(gòu),在不增加天線尺寸的前提下,進(jìn)一步增加了天線的工作帶寬和輻射特性。4. 提出了一種新的波束可控陣列。該陣列以圓極化螺旋天線為基礎(chǔ),通過(guò)控制陣列中螺旋天線單元的不同旋轉(zhuǎn)角度,能實(shí)現(xiàn)陣列中單元之間的相位差,從而實(shí)現(xiàn)陣列不同波束的切換。為了驗(yàn)證該理論,設(shè)計(jì)并加工了一個(gè)由128個(gè)圓極化螺旋天線單元構(gòu)成的陣列,該陣列由1分128的等幅同相帶狀線饋電網(wǎng)絡(luò)激勵(lì),同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)波束切換,基于單元旋轉(zhuǎn)方式設(shè)計(jì)了四幅陣面,分別為和波束陣面、差波束陣面、10。掃描波束陣面和平頂波束陣面,通過(guò)將四幅陣面分別與饋電網(wǎng)絡(luò)連接并測(cè)試,測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)結(jié)果吻合較好,驗(yàn)證了該理論及方法的可行性�？紤]到該波束控制陣列不需要移相器等電子元件,大大降低了陣列設(shè)計(jì)成本,因此可以預(yù)見(jiàn),通過(guò)進(jìn)一步完善陣列結(jié)構(gòu),該波束可控陣列將具有很大的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:With the rapid development of the wireless communication system , the structure and performance of the antenna in the system are more and more demanding . On the other hand , because the directional antenna has good directivity , it has a wide demand and application in the electronic equipment such as communication , radar , broadcast , navigation and detection . A broadband microstrip antenna with a relative impedance bandwidth of 28.1 % is designed by combining semi - elliptic parasitic patch with air medium .
Secondly , the dual - band microstrip antenna is designed by smart excitation . The antenna can operate in the vicinity of 13.0 GHz and 18.0 GHz , with the relative bandwidth of 10.0 % and 22.3 % , respectively .
Finally , on the basis of the dual - band antenna , the four - band microstrip antenna is designed by adding F - shaped branches , which are 6.9 - 7.3GHz , 12.4 - 13.2 GHz , 14.3 - 14.8 GHz and 17.7 - 21.0 GHz , respectively . The gain of the antenna in each frequency band is not less than 6.0 dBi , shows good directional radiation characteristics , and the test results verify the correctness of the design . This paper presents an electric dipole antenna based on vertical structure . The antenna adopts a fan - shaped dipole and a semi - circular metal coating of a printed structure as the electric dipole and the magnetic dipole . In order to realize the broadband impedance matching of the antenna , the experimental results show that the antenna has a working bandwidth of 2.45 - 4.90 GHz , and the experimental results show that the antenna has a working bandwidth of 2.31 - 3.93 GHz and the gain is stable between 7.4 and 9.7 dBi . In this paper , three broad band printed end - beam antennas are studied . First , using the broadband operating characteristics of microstrip line to coplanar stripline balun , a printed end - beam antenna with a size of 24.24 mm 脳 30 mm is designed , which has a relative impedance bandwidth of 75 % less than 1.5 in S - band , and has a good end - beam radiation characteristic in the band .
Secondly , based on the printed monopole antenna , a broadband end - beam antenna with end - beam radiation characteristics is designed by adding directors and reflectors .
finally , by improving the structure of the director , the working bandwidth and the radiation property of the antenna are further increased without increasing the size of the antenna . This paper presents a new beam - controlled array , which is based on circular polarized helical antenna . By controlling the different rotation angles of helical antenna elements in the array , the phase difference between elements in the array can be realized . In order to verify this theory , a series of 128 circular polarized helical antenna elements are designed and processed .

【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN820

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本文編號(hào)：1788691