寬波束天線和多極化天線技術(shù)研究.pdf

1、隨著信息科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，無線電系統(tǒng)正得到越來越廣泛地應(yīng)用。這對無線系統(tǒng)的最前端-天線提出了更高的要求，如期望天線具有寬波束特性擴展信號的覆蓋范圍，寬頻帶或者多頻帶特性增大信息容量，多極化或者圓極化特性以增強抗多徑干擾的能力。本文針對相控陣天線大角度掃描以及通信系統(tǒng)緩解多徑衰落的需要，對寬波束天線及其陣列，多極化天線的應(yīng)用開展了一系列的研究，給出了相應(yīng)的解決方案。本論文的主要內(nèi)容和工作概括如下：
　　1.對寬波束天線及其陣列，多

2、極化天線帶寬擴展技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行了分析與回顧。盡管在這個領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得了很大的進展，但仍然存在大量的技術(shù)難題需要解決。
　　2.提出了一種基于雙模諧振的平面寬波束天線。這款天線通過電偶極子把能量饋入兩個諧振腔而產(chǎn)生兩個諧振點，每個諧振腔僅有一邊開路而在孔徑上產(chǎn)生等效磁流，因此天線在 E面具有近似全向的輻射特性。測試結(jié)果表明，E面的半功率波束寬度與傳統(tǒng)微帶天線相比有很大地擴展，產(chǎn)生的兩個工作模式也增加了帶寬。采用這款

3、寬波束單元組成了間距為半波長的8單元相控陣，并研究其寬角掃描特性。天線陣列保持了單元良好的阻抗匹配和寬波束特性，單元之間耦合較小。結(jié)果表明，主波束可以從-60度掃描到+60度而保持增益的變化在3dB以內(nèi)，掃描的3dB波束寬度覆蓋-76度到+78度。最后運用混合的入侵雜草和粒子群算法對口徑電流分布進行了優(yōu)化，副瓣電平得到明顯地降低。
　　3.基于基片集成波導(dǎo)腔體的結(jié)構(gòu)提出了一種工作在5.7GHz的平面微帶天線。這款天線基于磁偶極子的

4、工作模式展寬波束，測試結(jié)果表明 E面的半功率波束寬度為145度，H面的半功率波束寬度為110度，具有應(yīng)用在大角度掃描陣列的潛力；提出了一款利用倒 F天線旋轉(zhuǎn)組陣構(gòu)成的軸比寬波束圓極化天線，并對其陣列的掃描特性進行了研究。
　　4.提出了一種結(jié)構(gòu)新穎的喇叭圓極化天線。這款天線利用金屬片切割圓波導(dǎo)的TE11主模產(chǎn)生幅度相等，相位差為90度的正交電場來實現(xiàn)圓極化，然后通過旋轉(zhuǎn)組陣的方法提高陣列天線的圓極化性能，同時還研究了等幅和幅度加權(quán)

5、兩種情況下陣列的寬角掃描特性。
　　5.對雙極化和圓極化天線的帶寬拓展進行了一系列有益地探索。雙極化介質(zhì)諧振器天線利用一個諧振器中的TE111模和 TE113模實現(xiàn)雙頻帶，并采用了平衡饋電的結(jié)構(gòu)抵消掉交叉極化分量，將極化隔離度提高到-60dB；利用蝶形天線的寬帶特性設(shè)計了一款工作在1.5-2.18GHz的圓極化天線，方向圖保持了良好的對稱性；根據(jù)分形結(jié)構(gòu)加載在圓環(huán)槽產(chǎn)生多個電流路徑的機理，設(shè)計出一款結(jié)構(gòu)緊湊的雙頻帶圓極化微帶天線，