【摘 要】
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共形微带天线是微波及通信学科领域的一个重要研究课题.本文提出了基于共形技术的L波段目标定位追踪天线的设计方案,给出了总体设计方案的指标要求,并对相关技术进行分析.对微带天线的馈电方式,圆极化设计进行研究,给出平面矩形微带天线的设计公式,并且利用仿真软件仿真研究出平面定位微带天线.在对平面微带天线的研究基础上,进一步研究柱面共形微带天线的谐振频率和辐射特性,并且经行相应的仿真分析.同时提出柱面共形微
【机 构】
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合肥师范学院电子信息工程学院,合肥230061
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共形微带天线是微波及通信学科领域的一个重要研究课题.本文提出了基于共形技术的L波段目标定位追踪天线的设计方案,给出了总体设计方案的指标要求,并对相关技术进行分析.对微带天线的馈电方式,圆极化设计进行研究,给出平面矩形微带天线的设计公式,并且利用仿真软件仿真研究出平面定位微带天线.在对平面微带天线的研究基础上,进一步研究柱面共形微带天线的谐振频率和辐射特性,并且经行相应的仿真分析.同时提出柱面共形微带天线阵列的具体设计方案.对天线阵列的馈电方式经行研究,设计出天线阵列的馈电网络,建立四单元柱面共形阵列模型,并且分别对其方向性进行仿真,比较运行结果,选择满足工程要求的模型经行实物加工.
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本文设计并制备了5GHz-15GHz频段的平面等角螺旋天线(圆极化)和正弦天线(线极化)两种天线;为实现平衡馈电,设计了一种同轴线-微带线转换器作为馈电巴伦;测试结果表明平面等角螺旋天线在整个频段内电压驻波比小于2.5,正弦天线在95％的带宽内电压驻波比小于2.5;为研究吸波材料对这种宽频天线辐射方向性的影响,对这两种天线在5GHz-15GHz进行了实测.测试与仿真结果吻合良好.
设计了一种新形角形反射器阵列天线,该天线由16个共轴排列的振子单元和夹角为270°的角形反射器组成,通过优化设计反射器尺寸、宽带振子单元和照射间距,采用同轴线结构等幅同相功率分配器馈电网络,使其在790～880MHz频带内获得理想的半圆形方向图,在前向180度范围内形成均匀辐射,水平面半功率波瓣宽度大于180度,反向快速衰减至零.实测结果表明,该阵列天线电压驻波比小于1.5的相对工作带宽达到9.5
本文使用周期性结构基片实现了一个双频微带天线设计.文章首先介绍了周期性结构基片的组成,多个周期性半宽度漏波结构并列放置,组成了人工电磁材料,具有相位系数小于0及各向异性等和天然材料基片不同的特性.基于该周期性结构基片,提出了一个简单的微带矩形天线设计,实验结果表明该天线可以同时工作两个谐振频点,不同工作频点下主波束极化方向不同,新增的工作频点仅与周期性结构基片性能有关.
本文研究了一款GPS/CNSS(GPS:Global Positioning System,CNSS:Compass Navigation Satellite System)双频圆极化天线,该天线利用多模工作的方式,通过在方形贴片上加载螺旋形缝隙在GPS的L1频段(1.575GHz)和CNSS的S频段(2.492GHz)实现了右旋圆极化.比起传统形式的缝隙加载,螺旋形缝隙的加载进一步实现了天线的小
本文设计了一种基于EBG结构的波束可控天线.对加载了EBG结构的天线进行了仿真.根据仿真结果,天线的工作频率在12.2GHz时,波束指向为37°增益为6.79dB.将EBG放置在相反方向,天线的波束指向-37°增益为6.45dB.该天线为进一步研究波束可重构奠定了基础.
本文介绍了一种基于单脊波导结构的行波缝隙阵天线设计.天线的缝隙单元在波导宽边中心线一侧排列.文中对行波缝隙阵设计进行算法实现并仿真,通过提取各缝隙的场分布进行方向图综合以及阵列优化.通过仿真,天线实现主波束角度定向,驻波带宽＞16％(VSWR＜1.5),-20dB副瓣电平带宽＞10％,增益＞9dBi.
利用metamaterial概念,通过在天线贴片和接地面上分别蚀刻周期矩形环和条形缝隙图案,在低介电常数薄介质基板上设计并且制作了一种宽带高增益微带天线.仿真分析表明,由于metamaterial结构的左手特性影响了天线介质基底的等效媒质参数,天线电磁场的传播方向被改变,天线辐射场主要集中在水平方向而不是传统微带天线的垂直方向.相比初始天线,新天线相对带宽从2.9％扩展到88.8％,并且有低的电压
本文基于八木天线的工作原理,设计了应用于车联网系统的抗金属标签天线.采用折合阵子、错位阵列技术以及高介电常数的介质基板等方法,有效限制了天线的厚度,实现了标签天线的小型化设计,解决了现有抗金属标签天线不能脱离金属背景使用的弊端.同时通过仿真验证了该款标签具有高增益、抗金属等优点.
本文介绍了几种实现微带天线小型化的方法，其中表面开孔技术、折叠微带天线的方法，以及方环微带天线实现小型化的原理类似，都是通过改变贴片表面电流分布，使电流绕流以增大其相对尺寸，可以统称为曲流型的天线，它们的特点是原理简单、加工制作方便，但是必然会造成带宽、增益、极化等性能的下降，因此只适用一些所需频带较窄的场合;新材料技术目前是研究的热点，EBG结构可以用作天线的反射器，减小天线的体积，对于降低剖面
提出一种利用阿基米德螺旋天线的优点而设计出的G形结构的超宽带天线,其辐射体为螺旋部分.调节螺旋的角度和宽度可以改变电流分布,减弱终端效应.调节靠近微带馈线部分的收敛形状,可以改善其阻抗匹配特性.天线在4GHz-11.5GHz范围内电压驻波比均小于2,具有超宽带、小型化、结构简单且低剖面等特点.