小型超宽带天线及平面阵列天线技术的研究

论文摘要

随着高速通信的发展和各类军用和民用设备一体化和小型化的进程,对天线性能的要求不断提升,超宽带印刷天线的研究已经越来越为人们所重视.本论文对宽带平面宽缝天线、带背腔的平面螺旋天线以及微带阵列天线的组阵作了较为深入的研究,提出了多种创新设计,并部分完成了实验验证.论文主要包括以下几方面内容:本文首先概述了超宽带技术的应用背景,介绍了超宽带缝隙天线的发展和平面阵列天线技术的发展历程,并简要叙述了本文中使用的电磁模拟方法.在上述工作的基础上,提出并分析了带有渐变微带馈线和圆形贴片激励的椭圆形和旋转椭圆形缝隙天线,以及带有渐变共面波导馈线和椭圆形贴片激励的椭圆形缝隙天线,实现了174%的超宽带阻抗带宽;此外,还在缝隙上添加寄生辐射单元,达到提高增益调节方向图的作用;在此基础上,进一步提出了3种调谐结构宽带反射腔,配合双向辐射的宽带天线使用,可以实现宽带的阻抗匹配和单向辐射.另外,针对当前螺旋天线采用吸波材料导致辐射效率低下的现状,设计了一种抛物面形的反射腔,配以渐变同轴线作为平衡-不平衡转换器.以较小的天线尺寸取得了0.36 6.83GHz,19:1左右的阻抗带宽.最后,针对项目应用,研制了Ku波段的两种微带天线阵列.首先分析了矩形悬置微带天线的有关特性,并设计了几种新颖的馈电形式,实现了4 4的高增益辐射阵列;又根据项目具体需要,设计并分析了4 8矩形贴片阵列,实现了令人满意的电气性能.

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 超宽带天线技术
• 1.2.1 超宽带技术概述
• 1.2.2 超宽带天线研究现状
• 1.2.3 宽带印刷缝隙天线
• 1.2.4 平面非频变天线
• 1.3 平面阵列天线技术
• 1.4 天线分析方法
• 1.4.1 微带天线的模型分析方法
• 1.4.2 时域有限差分和有限积分法
• 1.5 本文主要工作
• 1.5.1 主要工作
• 1.5.2 全文章节安排
• 第二章 几种超宽带宽缝天线
• 2.1 微带馈电的椭圆缝隙天线
• 2.1.1 天线结构与分析
• 2.1.2 旋转的椭圆缝隙天线
• 2.1.3 添加寄生贴片
• 2.2 共面波导馈电的椭圆缝隙天线
• 2.3 带背腔的椭圆缝隙天线
• 2.3.1 带单个调谐片的反射腔
• 2.3.2 带多个调谐片的反射腔
• 2.3.3 带多个调谐片和弧形底的反射腔
• 2.4 制作测试
• 2.4.1 微带馈电的椭圆天线
• 2.4.2 共面波导馈电的椭圆天线
• 2.4.3 微带馈电的旋转椭圆天线
• 2.5 本章小结
• 第三章 带异形背腔的宽带螺旋天线
• 3.1 引言
• 3.1.1 理论概述
• 3.1.2 平面等角螺旋
• 3.2 背腔和Balun 设计
• 3.3 仿真计算
• 3.4 本章小结
• 第四章 微带天线组阵设计
• 4.1 微带贴片天线概述
• 4.1.1 辐射原理
• 4.1.2 馈电技术
• 4.1.3 悬置微带天线
• 4.2 馈电网络形式
• 4.2.1 并联馈电
• 4.2.2 串联馈电
• 4.2.3 混合馈电
• 4.2.4 匹配网络和功分器设计
• 4.3 背馈式同相悬置微带阵
• 4.3.1 悬置微带天线
• 4.3.2 二元阵
• 4.3.3 四元阵
• 4.3.4 十六元阵
• 4.4 边馈式反相微带阵
• 4.4.1 四元阵
• 4.4.2 八元阵
• 4.4.3 十六元阵
• 4.4.4 三十二元阵
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 就读期间撰写和发表的学术作品