微帶天線饋電方法的研究-邊饋、同軸探針、耦合饋電

《微帶天線饋電方法的研究-邊饋、同軸探針、耦合饋電》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、第一章論文設(shè)計(jì)研究背景1.1微帶天線的發(fā)展1.1.1天線天線是作無線電波的發(fā)射或接收用的一種金屬裝置(如桿、線或線的排列)。在無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的部件。無線電通信、廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子對(duì)抗、遙感、射電天文等工程系統(tǒng)，凡是利用電磁波來傳遞信息的，都依靠天線來進(jìn)行工作。此外，在用電磁波傳送能量方面，非信號(hào)的能量輻射也需要天線。一般天線都具有可逆性，即同一副天線既可用作發(fā)射天線，也可用作接收天線。同一天線作為發(fā)射或接收的基本特性參數(shù)是相同的。這就是天線的互易定理。天線的分類：①按工作性質(zhì)可分為發(fā)射天線和接收天線。　?、诎从猛究煞譃橥ㄐ盘炀€、廣播天線、電

2、視天線、雷達(dá)天線等?！　、郯垂ぷ鞑ㄩL(zhǎng)可分為超長(zhǎng)波天線、長(zhǎng)波天線、中波天線、短波天線、超短波天線，微波天線等?！、馨唇Y(jié)構(gòu)形式和工作原理可分為線天線和面天線等。描述天線的特性參量有方向圖、方向性系數(shù)、增益、輸入阻抗、輻射效率、極化和頻率。天線按維數(shù)來分可以分成兩種類型：　一維天線和二維天線　一維天線由許多電線組成，這些電線或者像手機(jī)上用到的直線，或者是一些靈巧的形狀，就像出現(xiàn)電纜之前在電視機(jī)上使用的老兔子耳朵。單極和雙級(jí)天線是兩種最基本的一維天線。二維天線變化多樣，有片狀（一塊正方形金屬）、陣列狀（組織好的二維模式的一束片），還有喇叭狀，碟狀。1.1.2微帶天線-26-微

3、帶天線是近30年來逐漸發(fā)展起來的一類新型天線。早在1953年就提出了微帶天線的概念，但并未引起工程界的重視。在50年代和60年代只有一些零星的研究，真正的發(fā)展和使用是在70年代。常用的一類微帶天線是在一個(gè)薄介質(zhì)基(如聚四氟乙烯玻璃纖維壓層)上，一面附上金屬薄層作為接地板，另一面用光刻腐蝕等方法作出一定形狀的金屬貼片，利用微帶線和軸線探針對(duì)貼片饋電，這就構(gòu)成了微帶天線。當(dāng)貼片是一面積單元時(shí)，稱它為微帶天線；若貼片是一細(xì)長(zhǎng)帶條則稱其為微帶陣子天線。圖1所示為一基本矩形微帶天線元?！　￠L(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為W2的矩形微帶天線元可看作一般低阻傳輸線連接兩個(gè)輻射縫組成。L為半個(gè)微帶波長(zhǎng)即

4、為λg/2時(shí)，在低阻傳輸線兩端形成兩個(gè)縫隙a-a和b-b，構(gòu)成一二元縫陣，向外輻射。　另一類微帶天線是微帶縫隙天線。它是把上述接地板刻出窗口即縫隙，而在介質(zhì)基片的另一面印刷出微帶線對(duì)縫隙饋電。按結(jié)構(gòu)特征把微帶天線分為兩大類，即微帶貼片天線和微帶縫隙天線；按形狀分類，可分為矩形、圓形、環(huán)形微帶天線等。按工作原理分類，無論那一種天線都可分成諧振型(駐波型)和非揩振型(行波型)微帶天線。前一類天線有特定的諧振尺寸，一般只能工作在諧振頻率附近；而后一類天線無諧振尺寸的限制，它的末端要加匹配負(fù)載以保證傳輸行波。微帶天線一般應(yīng)用在1～50GHz頻率范圍，特殊的天線也可用于幾十兆赫

5、。和常用微波天線相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：　　(1)體積小，重量輕，低剖面，能與載體(如飛行器)共形；　　(2)電性能多樣化。不同設(shè)計(jì)的微帶元，其最大輻射方向可以從邊射到端射范圍內(nèi)調(diào)整；易于得到各種極化；　　(3)易集成。能和有源器件、電路集成為統(tǒng)一的組件。貼片形狀是多種多樣的，實(shí)際應(yīng)用中由于某些特殊的性能要求和安裝條件的限制，必須用到其他形狀的微帶貼片天線。例如，國(guó)外某型炮彈引信天線要求半球覆蓋的方向圖，即E面和H面方向圖在端射方向()的電平也要求在半功率電平以上，而規(guī)則的矩形或圓形貼片無法滿足。因此，為使微帶天線適用于各種特殊用途，對(duì)各種幾何形狀的微帶貼片天線進(jìn)行分析就具

6、有相當(dāng)?shù)闹匾浴?26-微帶天線進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)天線的性能參數(shù)(例如方向圖、方向性系數(shù)、效率、輸入阻抗、極化和頻帶等)預(yù)先估算，這將大大提高天線研制的質(zhì)量和效率，降低研制的成本。這種理論工作的開展，帶來了多種分析微帶天線的方法，例如傳輸線、腔模理論、格林函數(shù)法、積分方程法和矩量法等。用上述各種方法計(jì)算微帶天線的方向圖，其結(jié)果是一致的，特別是主波束。本部分將對(duì)一般的矩形微帶天線進(jìn)行分析討論，為特殊形狀要求的微帶天線做好理論分析基礎(chǔ)。利用傳輸線模式分析微帶天線是比較早期的方法，也較簡(jiǎn)單，其精確度可以滿足一般工程設(shè)計(jì)要求。1.2微帶天線的應(yīng)用情況微帶天線具有小型化、易集

7、成、方向性好等優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用前景廣闊，尤其可在無線電引信上積極的推廣與應(yīng)用。現(xiàn)以國(guó)外某型炮彈引信為例，簡(jiǎn)要說明微帶天線在引信上的分析與設(shè)計(jì)。該引信是—調(diào)頻體制引信，天線部分由頭部的塑料封帽、微帶貼片和金屬底板組成，安裝在彈體頭部。該天線在電流不連續(xù)點(diǎn)形成等效磁流源，靠改變各磁流的位置，可改變天線的方向性。-26-第一章設(shè)計(jì)研究的理論依據(jù)2.1微帶天線簡(jiǎn)介微帶天線自20世紀(jì)70年代以來引起了廣泛的重視和研究，各種形狀的微帶天線在衛(wèi)星通信、多普勒雷達(dá)及其它雷達(dá)導(dǎo)彈遙測(cè)技術(shù)以及生物工程等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。下面介紹微帶天線的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及工作原理2.1.