宽频带双极化微带贴片天线的研究

论文摘要

微带贴片天线具有结构简单、体积小、馈电灵活及极化方式多样化等众多的优点,在很多条件下都有着广泛的应用前景。因此,对双极化的宽频带微带贴片天线的研究具有十分重要的理论意义和工程价值。论文的主要研究内容如下:首先,介绍了与微带贴片天线相关的一些基本理论,包括微带贴片天线的辐射机理、馈电方式以及常用的分析方法等。然后总结归纳了微带天线展宽频带以及实现双极化的技术方法。接着,在上述理论的基础上,设计了一种中心频率为5GHz、工作于C波段上的双极化微带贴片天线单元,并利用Ansoft HFSS软件进行了建模仿真。通过仿真计算得到了天线的电压驻波比（VSWR）、端口隔离度、辐射方向图以及交叉极化电平等参数,仿真结果符合设计指标要求。在此基础上加工了天线实物并进行了测试,测量结果与仿真结果相吻合。该天线采用层叠式贴片和混合馈电两种技术,使得天线获得了40%（VSWR ）的相对带宽,覆盖了4-6GHz的频带范围,两端口隔离度达到-30dB以下。最后,探讨了不同组阵方式下（直线阵列与圆形阵列）天线单元间互耦对其性能的影响,得到了互耦效应对天线性能产生影响的规律,并提出了一些降低互耦效应的方法。上述研究结果表明,本文所设计的宽频带双极化微带贴片天线是可行的,测试结果显示其性能指标满足设计要求,这为该天线系统的进一步工程化奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 微带贴片天线的原理概述
• 2.1 微带贴片天线的基本理论
• 2.1.1 微带贴片天线的辐射机理
• 2.1.2 微带天线的电参数
• 2.2 微带贴片天线的分析方法
• 2.2.1 输线模型理论
• 2.2.2 空腔模型理论
• 2.2.3 全波分析理论
• 2.3 微带天线的宽频带技术
• 2.3.1 微带天线带宽的影响因素
• 2.3.2 展宽微带贴片天线带宽的方法
• 2.4 微带天线的馈电方法
• 2.4.1 共面微带线馈电
• 2.4.2 贴近式耦合馈电
• 2.4.3 缝隙耦合馈电
• 2.4.4 混合馈电
• 2.5 本章小结
• 第3章 宽频带双极化微带贴片单元的设计
• 3.1 双极化微带贴片天线的结构与参数设计
• 3.1.1 双极化微带贴片单元的基本形式
• 3.1.2 微带天线单元设计的基本步骤
• 3.1.3 双极化微带贴片单元的设计与仿真计算
• 3.2 天线单元参数的优化与分析
• 3.2.1 贴片尺寸大小的影响
• 3.2.2 两贴片间距离的影响
• 3.2.3 介质板尺寸大小的影响
• 3.2.4 缝隙尺寸变化的影响
• 3.2.5 金属腔材料对天线性能的影响
• 3.2.6 优化后的最佳结果
• 3.3 天线的加工及测试
• 3.4 本章小结
• 第4章 宽频带双极化微带贴片天线阵列分析
• 4.1 双极化微带天线的阵列仿真
• 4.2 互耦效应对阵列性能的影响
• 4.2.1 互耦效应的影响分析
• 4.2.2 互耦效应的仿真研究
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢