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平面微带天线技术研究

作　者: 徐海鹏
导　师: 李家胤
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 微带反射阵天线 阿基米德螺旋天线 超宽带微带巴伦
分类号: TN822
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文对平面微带天线中的微带反射阵天线和平面阿基米德螺旋天线的设计理论与实现方法进行了研究。论文的研究工作分为两部分内容：(1)、研制了中心工作频率为94GHz,口径为1200mm的微带反射阵天线；(2)、研制了工作频带为2GHz-18GHz的超宽带平面阿基米德螺旋天线。在微带反射阵天线设计中,介绍了抛物反射器天线、微带天线及微带反射阵天线的基本理论,以及典型的微带反射阵天线移相单元结构。采用“十”字形阵元结构作为基本移相单元,编写Matlab程序设计出中心工作频率为94GHz、口径大小为1200mm的微带反射阵天线,并对微带反射阵天线进行加工,实验测试工作正在进行中。具体工作如下：1、了解微带反射阵移相单元的基本结构,确定单元结构模型,利用HFSS软件仿真模拟,得到了单元尺寸与反射场相位之间的关系曲线；2、以几何光学法为依据,根据微带反射阵阵面大小、喇叭馈源位置及天线主辐射方向编写Matlab分析程序,计算出微带反射阵阵面不同位置处单元结构的具体尺寸；3、利用第二步的设计方法,设计出小口径微带反射阵天线的具体参数,利用Feko软件建立小口径天线的仿真模型,并对第二步的分析程序进行验证和修改；4、在上述研究的基础上,利用AutoCAD软件画出口径1200mm的微带反射阵天线加工图,并开展实验测试工作。在平面阿基米德螺旋天线设计中,介绍了非频变天线的基本原理和平面阿基米德螺旋天线的原理,设计了直径为58mm的阿基米德螺旋天线平面辐射器,并对螺旋辐射器进行了仿真和优化设计。由于阿基米德螺旋辐射器是平衡对称结构,设计了用于天线平衡馈电的超宽带微带巴伦。最后,对阿基米德螺旋天线进行封装和测试。具体工作如下：1、了解阿基米德结构螺旋天线的辐射原理,利用CST软件仿真螺旋辐射器模型,根据仿真结果确定螺旋辐射器设计参数；2、利用HFSS软件建立微带超宽带巴伦模型,将同轴不平衡馈电输入端变换到微带线平衡馈电输出端；3、利用HFSS软件建立从同轴到巴伦,再由巴伦到阿基米德螺旋辐射器的整体模型,根据仿真结果对阿基米德螺旋辐射器和巴伦进行修改和优化；4、在上述研究的基础上,利用AutoCAD软件画出阿基米德螺旋辐射器和超宽带巴伦的加工图,然后对阿基米德螺旋天线进行封装和测试。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 课题背景及研究意义  10-11
    1.1.1 微带反射阵天线研究背景及意义  10-11
    1.1.2 超宽带天线研究背景及意义  11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 微带反射阵天线研究现状  11-14
    1.2.2 超宽带天线研究现状  14-15
  1.3 论文主要内容和章节安排  15-18
    1.3.1 论文的主要内容  15-16
      1.3.1.1 W波段微带反射阵天线设计  15-16
      1.3.1.2 阿基米德结构超宽带天线设计  16
    1.3.2 论文的章节安排  16-18
第二章 微带反射阵天线基本理论  18-26
  2.1 抛物反射器天线基本理论  18-21
  2.2 微带天线基本理论  21-23
  2.3 微带反射阵天线基本理论  23-26
    2.3.1 微带反射阵天线相位延迟单元  23-24
      2.3.1.1 "枝节型"单元结构  23
      2.3.1.2 "尺寸型"单元结构  23-24
      2.3.1.3 "旋转型"单元结构  24
    2.3.2 微带反射阵天线工作原理  24-26
第三章 平面螺旋天线基本理论  26-31
  3.1 非频变天线基本理论  26-28
    3.1.1 非频变天线概念  26-27
    3.1.2 非频变天线相似原理  27-28
  3.2 阿基米德平面螺旋天线基本理论  28-31
第四章 短毫米波微带反射阵天线设计  31-44
  4.1 单元结构移相特性  31-38
    4.1.1 等效波导法原理  31-32
    4.1.2 单元相移曲线  32-38
      4.1.2.1 单元结构模型  32-34
      4.1.2.2 单元尺寸设计  34-38
  4.2 微带反射阵阵面设计  38-40
  4.3 小阵面微带反射阵天线仿真  40-43
  4.4 微带反射阵天线实物  43-44
第五章 阿基米德平面螺旋天线设计  44-62
  5.1 阿基米德结构螺旋辐射器的设计与仿真  44-48
  5.2 微带结构超宽带巴伦的设计与仿真  48-55
    5.2.1 巴伦基本概念  48-50
    5.2.2 指数渐变超宽带巴伦  50-52
    5.2.3 指数渐变超宽带巴伦设计与仿真  52-55
  5.3 阿基米德平面螺旋天线的整体仿真  55-58
  5.4 阿基米德螺旋天线的测试  58-62
    5.4.1 阿基米德螺旋天线驻波比测试  58-60
    5.4.2 阿基米德螺旋天线增益测试  60-62
第六章 总结  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
攻读硕士期间取得的研究成果  68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 天线 > 天线：按波段和波的传播方式分
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