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超宽带宽波束天线设计

作　者: 陆勤龙
导　师: 周凌云
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 方向性超宽带天线宽波束宽带宽波束反射板反射腔
分类号: TN822.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在脉冲超宽带穿墙检测与定位当中,要求天线在水平面内具有宽波束以达到对房屋内部区域的有效覆盖;同时为了减小其他路径辐射的电磁波产生的干扰,希望天线在垂直面内具有窄波束,并且后向的辐射也要求很小。由于天线方向图在宽带内的畸变通常比较大,因此保持辐射方向图的稳定性也是超宽带天线设计的一个难点。本文提出了在蝶形缝隙天线后附加反射结构来实现宽波束单向辐射的方法。分别设计了附加反射板和附加反射腔的蝶形缝隙超宽带宽波束天线。在附加反射板的蝶形缝隙超宽带宽波束天线设计中,通过调整反射板的关键参数实现了单向超宽带宽波束辐射特性。仿真和实测结果表明该天线实现了在96%的相对带宽内具有H面120o以上的波束宽度,E面内的波束宽度在50o以下。在整个工作频带内方向图畸变较小。在附加反射腔的蝶形缝隙超宽带宽波束天线的设计中,采用了渐变过渡的馈电结构、改变馈电敏感处和蝶形末端处的形状等方法,实现了在0.7GHz～2.0GHz的工作带宽内具有E面120o～170o的波束宽度,H面的波束宽度在65o以下。其体积与反射板蝶形缝隙天线相比减小了56%。蝶形缝隙两端的电场分布比较弱,采用裁剪的方法可以进一步减小天线尺寸而保持天线性能不造成大的影响。仿真和测试结果表明,裁剪后的天线在1GHz～2GHz的工作带宽内保持了E面115o～145o宽波束辐射,H面的波束宽度在50o以下,其体积又减小了25%。本文所设计、制作的超宽带天线均可以实现宽波束特性,满足脉冲超宽带穿墙检测与定位系统的要求。其中,反射腔蝶形缝隙宽波束天线由于采取了封闭的腔体的结构,使得天线性能不容易受到邻近物体的干扰,便于装配,而且天线的尺寸相对于反射板蝶形缝隙天线要小很多,更适合用于实际的系统中。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第1章绪论  11-19
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-17
    1.2.1 超宽带天线研究现状  12-15
    1.2.2 宽波束天线研究现状  15-17
    1.2.3 超宽带宽波束天线研究现状  17
  1.3 本文研究内容与创新  17-18
  1.4 论文结构安排  18-19
第2章超宽带宽波束天线的基本理论  19-30
  2.1 超宽带天线的基本理论  19-25
    2.1.1 超宽带天线的结构原理  19-20
    2.1.2 超宽带信号的时域辐射  20-23
    2.1.3 超宽带天线技术指标  23-25
  2.2 天线宽波束的基本原理  25-27
  2.3 蝶形缝隙超宽带宽波束天线的实现原理  27-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章蝶形缝隙超宽带宽波束天线设计  30-48
  3.1 超宽带宽波束天线实现方法研究  30-38
    3.1.1 超宽带宽波束天线的实现思路  30-31
    3.1.2 蝶形缝隙超宽带天线设计  31-32
    3.1.3 超宽带宽波束实现方法研究  32-38
  3.2 蝶形缝隙超宽带宽波束天线设计  38-47
    3.2.1 天线结构  38-39
    3.2.2 反射板参数对天线性能的影响的研究  39-44
    3.2.3 仿真和实测结果  44-47
  3.3 本章小结  47-48
第4章蝶形缝隙超宽带宽波束天线的改进设计  48-64
  4.1 加反射腔式超宽带宽波束天线设计  48-58
    4.1.1 天线结构  48-50
    4.1.2 腔体参数对天线性能影响的研究  50-54
    4.1.3 仿真和实测结果  54-58
  4.2 剪裁型超宽带宽波束天线设计  58-64
    4.2.1 天线结构的提出  58-59
    4.2.2 仿真和实测结果  59-63
    4.2.3 本章小结  63-64
第5章结论  64-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  69

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