UHF平面直立H形印制天線(xiàn)的研究.pdf

1、本文針對(duì)國(guó)防急需UHF小結(jié)構(gòu)、高強(qiáng)度、高增益和寬頻帶天線(xiàn)的情況，根據(jù)粗振子和印刷振子受電介質(zhì)的影響會(huì)使諧振長(zhǎng)度明顯縮小的現(xiàn)象，研究了平面天線(xiàn)結(jié)構(gòu)與電參數(shù)的關(guān)系。文中在闡述矩量法和時(shí)域有限差分法的基礎(chǔ)上分析了平面直立天線(xiàn)的面電流分布。結(jié)合矩量法和鏡像原理對(duì)矩形平面單極子天線(xiàn)的阻抗特性等參數(shù)進(jìn)行了分析，并利用高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件(HFSS)證明了平面天線(xiàn)的寬帶特性。文中用時(shí)域有限差分法(FDTD)分析了一般平面天線(xiàn)。對(duì)矩形天線(xiàn)開(kāi)槽形成的凹形結(jié)構(gòu)

2、也進(jìn)行了分析，并用HFSS仿真軟件對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上首次提出設(shè)計(jì)一種新穎的H形平面直立印制寬帶小型化天線(xiàn)結(jié)構(gòu)。通過(guò)結(jié)構(gòu)仿真形象地給出H形平面天線(xiàn)的帶寬、增益、面電流分布以及近、遠(yuǎn)場(chǎng)輻射方向圖形等，并比較了該天線(xiàn)的輸入阻抗的頻率特性和天線(xiàn)增益。 論文從展寬天線(xiàn)頻帶的理論出發(fā)，從H形平面天線(xiàn)的饋電問(wèn)題入手，敘述了與課題相關(guān)的寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)。圍繞寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的數(shù)值優(yōu)化理論展開(kāi)討論，分析了如何在天線(xiàn)結(jié)構(gòu)一定的情況下展寬天線(xiàn)帶寬

3、的各種網(wǎng)絡(luò)匹配方法，特別對(duì)課題所設(shè)計(jì)的H形直立天線(xiàn)的饋電進(jìn)行了研究?；贖形天線(xiàn)饋電延長(zhǎng)線(xiàn)產(chǎn)生的散射場(chǎng)對(duì)天線(xiàn)電參數(shù)的影響，文中提出設(shè)計(jì)同軸線(xiàn)T形饋電接口結(jié)構(gòu)，并用其等效的匹配網(wǎng)絡(luò)在理論上證明其滿(mǎn)足天線(xiàn)寬帶的要求。文中用數(shù)值法分析了這種印制天線(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)同軸線(xiàn)饋電時(shí)的駐波和輻射功率特性。通過(guò)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)仿真定量地研究了這種饋電結(jié)構(gòu)對(duì)天線(xiàn)性能的影響。比較了標(biāo)準(zhǔn)和T形饋電結(jié)構(gòu)對(duì)天線(xiàn)系統(tǒng)電參數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)改變饋電外導(dǎo)體寬頭位置能夠調(diào)節(jié)天線(xiàn)的諧振中心頻

4、率。通過(guò)ANSOFTHFSS仿真，給出了外導(dǎo)體高度變化與天線(xiàn)到地面空氣隙間距變化對(duì)天線(xiàn)工作帶寬和增益的影響，得到的這些結(jié)構(gòu)與駐波關(guān)系曲線(xiàn)圖對(duì)工程設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值?？紤]H形天線(xiàn)饋電凹槽的實(shí)際尺寸，在T形饋電的基礎(chǔ)上本文還建立了一個(gè)帶約束條件的目標(biāo)函數(shù)。通過(guò)加入罰函數(shù)將其轉(zhuǎn)化為無(wú)約束目標(biāo)函數(shù)，并優(yōu)化得出一組使天線(xiàn)匹配良好的同軸線(xiàn)結(jié)構(gòu)外徑值。按照所選優(yōu)化值制作兩節(jié)級(jí)聯(lián)同軸線(xiàn)阻抗匹配器接入天線(xiàn)內(nèi)，結(jié)果表明設(shè)計(jì)的阻抗匹配器達(dá)到了展寬天線(xiàn)頻帶寬

5、度的目的。 文中提出的對(duì)平面H形天線(xiàn)加介質(zhì)罩的方案，解決了車(chē)載天線(xiàn)的強(qiáng)度問(wèn)題。通過(guò)高頻結(jié)構(gòu)仿真和對(duì)帶有介質(zhì)罩的H形天線(xiàn)的實(shí)際測(cè)試，給出了這種天線(xiàn)的駐波帶寬、輻射功率和天線(xiàn)增益，并且對(duì)常用的車(chē)載鞭天線(xiàn)和加介質(zhì)罩天線(xiàn)進(jìn)行了通信距離的實(shí)際測(cè)試。 最后文中還針對(duì)UHF機(jī)載合成孔徑雷達(dá)天線(xiàn)小型化、高增益和寬頻帶的需要，分析了當(dāng)前UHF天線(xiàn)寬帶小型化的主要技術(shù)和機(jī)載UHF合成孔徑雷達(dá)天線(xiàn)的研究現(xiàn)狀。提出使用雙面H形重疊直立印制天線(xiàn)組