寬帶天線及波束賦形陣列天線研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，通信電子設(shè)備的體積日益小型化，其處理信息的能力也日益智能化與寬帶化。為了適應(yīng)現(xiàn)代無(wú)線通信的發(fā)展，天線就必須發(fā)展出與之相適應(yīng)的寬帶技術(shù)、多頻技術(shù)與小型化技術(shù)等。本文結(jié)合科研課題，以天線小型化、多頻帶、寬頻帶及寬帶陣列為設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)寬帶套筒天線、多頻印刷天線、超寬帶天線及寬帶波束賦形陣列天線進(jìn)行了深入研究。作者的主要研究成果可概括為：
　　1.對(duì)寬帶低剖面套筒單極子天線進(jìn)行了研究。針對(duì)數(shù)字電視頻段的應(yīng)用，設(shè)

2、計(jì)了寬帶低剖面錐形套筒單極子天線，采用圓盤頂加載技術(shù)和頂加載圓盤短接技術(shù)有效地實(shí)現(xiàn)了天線的低剖面化，提出錐形套筒結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了天線的寬帶化；針對(duì)移動(dòng)通信和無(wú)線通信頻段，設(shè)計(jì)了寬帶低剖面圓環(huán)套筒單極子天線，提出采用頂加載圓盤，錐形直線漸變結(jié)構(gòu)和短路探針降低天線高度和尺寸，通過調(diào)節(jié)錐形的角度可以改變天線的輸入阻抗，同時(shí)調(diào)節(jié)圓環(huán)套筒結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)高頻端產(chǎn)生的工作模式，有效地提高了天線阻抗帶寬；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了寬帶低剖面雙套筒單極子天線，提出采用

3、開式套筒結(jié)構(gòu)，使其在高頻段產(chǎn)生第三個(gè)激勵(lì)模式，進(jìn)一步擴(kuò)展了天線的工作頻帶。
　　2.對(duì)寬帶領(lǐng)結(jié)天線進(jìn)行了研究。提出一種空間電磁耦合饋電巴倫結(jié)構(gòu)，對(duì)末端短路形領(lǐng)結(jié)天線進(jìn)行饋電，有效地展寬了領(lǐng)結(jié)天線的阻抗帶寬，但是天線輻射方向圖在高頻端產(chǎn)生了裂瓣；進(jìn)一步引入倒“L”形引向結(jié)結(jié)構(gòu)，改善了天線頻帶內(nèi)高頻端的輻射特性；在上述研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一副寬帶圓極化天線，并著重研究了一些結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)天線軸比特性的影響；設(shè)計(jì)了一副具有寬帶特性的領(lǐng)結(jié)天線

4、，提出采用末端折合的形式，有效地調(diào)節(jié)低頻端阻抗特性，并通過電磁耦合饋電巴倫調(diào)節(jié)阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)了天線寬頻帶工作；設(shè)計(jì)了一副帶有背腔的超寬帶領(lǐng)結(jié)天線，采用寄生引向結(jié)和寄生圓環(huán)結(jié)構(gòu)有效結(jié)合的方法，改善了天線工作頻帶內(nèi)輻射特性。
　　3.對(duì)寬帶和多頻印刷天線進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了一副寬帶印刷偶極子天線，采用電磁耦合饋電方式有效地展寬了印刷偶極子天線的工作帶寬；設(shè)計(jì)了“G”形印刷單極子天線，采用枝節(jié)法和電磁耦合饋電的方式，天線實(shí)現(xiàn)了雙頻和寬帶工

5、作特性；設(shè)計(jì)了多枝節(jié)單極子天線，并通過在地板上開對(duì)稱的“L”形縫隙調(diào)節(jié)頻帶內(nèi)的阻抗匹配；設(shè)計(jì)了帶彎折寄生單極子天線，通過從地板上引出寄生的耦合支路，實(shí)現(xiàn)了天線多頻帶工作的性能，并通過彎折輻射體的方法，有效地延長(zhǎng)了電流路徑實(shí)現(xiàn)天線低剖面、小型化；設(shè)計(jì)了一種具有陷波特性的超寬帶印刷天線，通過采用圓形與階梯形輻射體相結(jié)合的方法從而使得各諧振模式平穩(wěn)交叉實(shí)現(xiàn)了天線的超寬帶特性，分別在輻射體上開“U”形縫隙和在地板上開“L”形縫隙，使得天線具有雙

6、陷波特性，實(shí)現(xiàn)了超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)與WLAN和WiMAX系統(tǒng)之間的兼容。
　　4.對(duì)寬帶波束賦形陣列天線進(jìn)行了研究。結(jié)合現(xiàn)階段自適應(yīng)差分進(jìn)化算法的研究現(xiàn)狀，采用自適應(yīng)差分進(jìn)化算法對(duì)寬帶陣列天線進(jìn)行平頂波束賦形設(shè)計(jì)；在優(yōu)化過程中，為了克服傳統(tǒng)陣列綜合忽略陣元互耦導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不精確的問題，通過將陣列各單元各頻點(diǎn)方向圖帶入優(yōu)化過程之中，提高了計(jì)算結(jié)果的可靠性；設(shè)計(jì)了寬帶圓極化天線單元，并通過引入相位比較器實(shí)現(xiàn)了具有寬帶平穩(wěn)相位差的饋電網(wǎng)