高增益超寬帶天線的研究與設(shè)計.pdf

1、本文主要工作是高增益超寬帶天線陣列的研究與設(shè)計。在超寬帶天線基本理論和分析方法的基礎(chǔ)上,對高增益天線技術(shù),寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和天線陣列技術(shù)進行了深入的分析和研究,設(shè)計了三種不同結(jié)構(gòu)的高增益超寬帶天線單元,并分別利用基于多節(jié)阻抗變換器和漸變線阻抗變換器的功分饋電網(wǎng)絡(luò)對天線進行組陣。最后對直線型二元陣列與四元陣列進行制作和測試,并深入對測試結(jié)果與仿真結(jié)果進行比較分析。采用蝶形振子展寬了準(zhǔn)八木天線單元的工作帶寬,通過多節(jié)阻抗變換器對天線單元組陣

2、以實現(xiàn)增益要求。制作出的四元天線陣列的工作頻率范圍為2.5~4.7GHz,其絕對帶寬為2.2GHz,相對帶寬為61％,在技術(shù)指標(biāo)所要求頻帶內(nèi)的最低增益為10dB,最高增益為11.8dB。在高頻4GHz時,E面半功率波束寬度為18o, H面半功率波束寬度為128o,最大旁瓣電平為-15dB。天線尺寸為218×110 mm2,厚度為1mm。該天線在方位角上的能量輻射范圍比較大,而在俯仰角上輻射能量比較集中,天線已應(yīng)用于遠距離寬角度地面超寬帶

3、通信,通信距離達到300m。
　　利用圓形貼片和漸變線阻抗變換器展寬了四元圓形貼片天線陣列的工作頻帶,通過接地面開槽改善了天線方向圖。天線工作頻率范圍為2~10.3GHz,取得了8.3GHz的絕對阻抗帶寬,以及5.15的倍頻程帶寬,在技術(shù)指標(biāo)所要求的頻帶內(nèi)的最低增益為8dB,最高增益為12.1dB。天線尺寸為120×52 mm2,厚度為1mm。由于圓形貼片天線本身所產(chǎn)生的橫向電流分量,使得H面方向圖的交叉極化電平較大,但是天線在主

4、瓣方向上的輻射能量以及增益等仍然得到了保證。
　　通過多節(jié)阻抗變換器對多層口徑耦合天線單元組陣,制作出二元口徑耦合天線陣列。天線工作頻率范圍為575~729MHz,取得了23.7%的相對阻抗帶寬,在技術(shù)指標(biāo)所要求的頻帶內(nèi)的最低增益為9.5dB,最高增益為10.5dB。天線尺寸為510×218 mm2,厚度為82mm。天線已在定向遠距離地面超寬帶通信系統(tǒng)中投入使用,經(jīng)過通信實驗驗證,通信距離為1km,效果良好。
　　本文所設(shè)計