天线小型化设计及新型微带天线阵的研究

• 作 者: 冯理
• 机 构: 桂林电子科技大学
• 出 处: 桂林电子科技大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 微带阵列天线 小型化设计 功分器 左手材料 复合传输线

在高速运动的载体上,如导弹、航空航天飞行器等,需要天线适应空气动力学的要求,实现小型化、低轮廓、与载体共形等特点。在这种背景下,天线的小型化就成为天线研究领域的一个重要课题。　　微带天线由于体积小、重量轻、低剖面、易于与有源器件及电路集成等诸多优点,广泛应用在导弹制导、雷达、卫星通信等方面。　　本文研究了左手材料在天线小型化设计中的理论和应用,利用周期加载串联电容和并联电感的左右手传输线结构设计了四元小型平面偶极子天线,它具有随着频率降低波长也会减小的独特性质,对天线进行了仿真和测试,短偶极子天线工作于n=-1(484 MHz),|S11|<-10 dB相对带宽是2％,在自由空间的长度是0.19波长,仿真增益为2.2 dBi。对多元左手偶极子也进行了研究,并将左手偶极子组成阵列,用复合左右手传输线加载T型功分器,使功分器缩小一半尺寸。同时对复合左右手传输线结构的行波天线也进行设计和理论分析。　　用口径耦合短路贴片天线和加反射板的平面单极天线作为单元天线,设计工作于2.4GHz ISM频段的四单元微带天线,分别满足高增益、小型化,定向辐射和宽频带的要求。　　在对阵列天线辐射特性研究的基础上,利用微带边馈贴片作为单元天线进行组阵,天线的馈电网络分别采用并馈方式,串并混合形馈电方式,贴片单元排列方式采用线形阵列,方形阵列。分别对十六元微带边馈贴片阵、新型±45双线极化微带贴片天线阵、双极化微带四元线阵天线进行仿真和设计,仿真结果表明:微带天线阵都具有较好的回波损耗,天线谐振在8 GHz附近。　　设计了5.8 GHz串联馈电双极化微带八元线阵天线,满足卫星通信系统对天线的要求。