寬波束及交叉形圓極化錐削縫隙天線設(shè)計(jì)

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1、碩士學(xué)位論文Ｉ參Ｉ寬波束及交叉形圓極化錐削縫隙天線設(shè)計(jì)作者姓名常玉林學(xué)校導(dǎo)師姓名、職稱焦永昌教授企業(yè)導(dǎo)師姓名、職稱杜彪研究員申請(qǐng)學(xué)位類別工程碩士學(xué)校代碼10701學(xué)號(hào)1502121262分類號(hào)TN82密級(jí)公開西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文寬波束及交叉形圓極化錐削縫隙天線設(shè)計(jì)作者姓名：常玉林領(lǐng)域：電子與通信工程學(xué)位類別：工程碩士學(xué)校導(dǎo)師姓名、職稱：焦永昌教授企業(yè)導(dǎo)師姓名、職稱：杜彪研究員學(xué)院：電子工程學(xué)院提交日期：2018年6月DesignofWidebeamandCross-shapedCircularlyPolarized

2、TaperedSlotAntennasAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationsEngineeringByChangYulinSupervisor:JiaoYong-ChangTitle:ProfessorSupervisor:DuBiaoTitle:ResearchFellowJune2018摘要摘要無(wú)線技術(shù)的飛速發(fā)展，給天線技術(shù)帶來(lái)了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，寬頻

3、帶、寬波束、圓極化等已成為天線設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)。錐削縫隙天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且具有良好的阻抗匹配特性，被廣泛應(yīng)用于寬帶無(wú)線電系統(tǒng)之中。然而，傳統(tǒng)錐削縫隙天線的E面與H面波束寬度不等化且隨頻率變化顯著，難以在寬頻帶內(nèi)同時(shí)獲得足夠?qū)挼腅面與H面半功率波束寬度。圓極化天線不僅可以抵抗多徑效應(yīng)和極化失配帶來(lái)的干擾，而且在相同條件下可以獲得比線極化天線更大的通信容量，因而具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。然而受軸比帶寬的限制，寬帶圓極化天線成為一個(gè)研究難點(diǎn)。錐削縫隙天線易于實(shí)現(xiàn)寬帶阻抗匹配且具有較高的極化純度，適合通過交叉放置來(lái)設(shè)計(jì)寬帶圓極化天線。本文以實(shí)際項(xiàng)目需求為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)寬波束

4、及交叉形圓極化線性錐削縫隙天線進(jìn)行了深入研究。論文的主要工作與研究成果為：1．應(yīng)用于錐削縫隙天線波束展寬與后向輻射抑制的加載技術(shù)研究。首先，通過深入研究不同加載結(jié)構(gòu)對(duì)線性錐削縫隙天線半功率波束寬度的影響，設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于人體體征監(jiān)測(cè)儀的寬頻帶寬波束錐削縫隙天線（天線1）。仿真與實(shí)測(cè)結(jié)果表明，該天線獲得了51.7%（4.3-7.3GHz）的10dB回波損耗帶寬和40.74%（4.3-6.5GHz）的方向圖帶寬。在方向圖帶寬內(nèi)該天線具有大于105°的E面與H面半功率波束寬度，達(dá)到了項(xiàng)目的指標(biāo)要求。其次，設(shè)計(jì)了一款具有前后比增強(qiáng)特性的寬帶寬波束錐削縫隙天線

5、（天線2）。天線2繼承了天線1所采用的加載結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。通過加載倒角、非金屬化通孔以及倒π形槽，天線在工作頻帶內(nèi)的后向輻射得到了明顯的抑制。對(duì)該天線進(jìn)行了加工與測(cè)試。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，該天線獲得了82.2%（4.3-10.3GHz）的-10dB反射系數(shù)帶寬和50.4%（4.3-7.2GHz）的方向圖帶寬。在方向圖頻帶范圍內(nèi)，該天線具有大于100°的E面與H面半功率波束寬度和大于19dB的平均前后比。2．研究了利用錐削縫隙天線實(shí)現(xiàn)寬帶圓極化的方法。以寬頻帶、低成本、高集成度、小遮擋為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一款十字交叉形的寬帶圓極化線性錐削縫隙天線。首先，基

6、于微帶饋電的線性錐削縫隙天線單元設(shè)計(jì)了一個(gè)交叉形的雙極化天線。為了避免天線單元交叉放置時(shí)兩個(gè)饋電巴倫短接，設(shè)計(jì)了一對(duì)對(duì)稱的半圓弧結(jié)構(gòu)并將其應(yīng)用于巴倫的設(shè)計(jì)。其次，設(shè)計(jì)了一個(gè)十字交叉形饋電網(wǎng)絡(luò)。該饋電網(wǎng)絡(luò)將為交叉形雙極化錐削縫隙天線提供帶有90°相移的等幅激勵(lì)信號(hào)以實(shí)現(xiàn)圓極化。為了實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)，饋電網(wǎng)絡(luò)被分割為兩部分并分別與兩個(gè)線性錐削縫隙天線單元集成在一起。最后，加載技術(shù)被用于改善天線的輻射特性。仿真與測(cè)試結(jié)果表明，通過加載可以展寬天線的半功率波束寬度并抑制天線的后向輻射。該天線獲得了92.5%（3.6-9.8GHz）的圓極I西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)

7、位論文化工作帶寬。關(guān)鍵詞：寬頻帶，寬波束，錐削縫隙天線，交叉形結(jié)構(gòu)，圓極化天線IIABSTRACTABSTRACTTherapiddevelopmentofwirelesstechnologybringsopportunitiesandchallengestoantennatechnology.Wideband,broadbeamwidth,andcircularpolarizationhavebecamethefocusofantennadesign.Taperedslotantennas(TSAs)arewidelyappliedtowideba

8、ndwirelesssystemsduetotheirwidefrequencybandwidthandsi