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Fabry-Perot谐振腔天线优化设计研究
作 者: 叶倩
导 师: 汪敏
学 校: 南京理工大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: Fabry-Perot谐振腔天线 频率选择表面 口径效率 高增益 宽频带 双极化
分类号: TN822
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 91次
引 用: 1次
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内容摘要
Fabry-Perot谐振腔天线对电磁波具有选频作用,特定频率的电磁波透射过反射盖板后可以同相叠加,从而显著地提高天线的方向性。本论文针对经典的Fabry-Perot(F-P)谐振腔天线结构,重点探讨如何提高Fabry-perot谐振腔天线的效率。在对Fabry-Perot天线的工作原理深入分析基础上,对天线的增益、带宽及效率展开参数化研究,实现高效率Fabry-Perot天线的优化设计并探索其工程应用。第一章综述了Fabry-Perot谐振腔天线的研究背景、意义及其未来的研究方向;第二章阐述Fabry-Perot谐振腔天线的辐射机理和理论分析模型,并研究Fabry-Perot谐振腔天线的输入阻抗。第三章主要对Fabry-Perot谐振腔天线的口径效率进行了研究。首先利用缺陷模模型分析频率选择表面(Frequency Selective Surface, FSS)单元的特性,然后设计了一种以矩形贴片天线为馈源辐射器,FSS盖板为部分反射表面(Partially reflecting surface, PRS)的Fabry-Peort谐振腔天线,并深入研究其特性及天线各个参数对口径效率的影响。第四章以实现最佳效率和/或最大增益为准则,探讨了展宽Fabry-Perot谐振腔天线带宽的方法,并分析对口径效率的影响。设计了一种采用U型缝隙贴片天线为辐射器、二维尺寸渐变的FSS为反射盖板的Fabry-Perot谐振腔天线,谐振频率为15GHz,实现了高增益和宽频带等性能。第五章提出了一种双极化Fabry-Perot(?)皆振腔天线,可以同时实现高增益及双极化特性。在全波分析软件CST中进行仿真优化,并对双极化Fabry-Perot谐振腔天线进行加工与测试,测试结果表明,双极化Fabry-Perot谐振腔天线的最大增益可以达到20.5dB,口径效率为52.5%,端口隔离度在-30dB左右,交叉极化电平基本在-15dB以下,具有非常广阔的应用前景。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-7 1 绪论 7-12 1.1 研究背景与意义 7-8 1.2 研究动态及研究方向 8-10 1.3 本文主要研究内容 10-12 2 平板式Fabry-Perot谐振腔原理 12-21 2.1 Fabry-Perot谐振腔天线辐射机理 12-14 2.2 Fabry-Perot谐振腔理论分析模型 14-17 2.3 Fabry-Perot谐振腔天线输入阻抗的研究 17-21 2.3.1 平面波输入阻抗 18-19 2.3.2 柱面波输入阻抗 19-21 3 Fabry-Perot谐振腔天线的效率分析 21-37 3.1 天线的定向性、增益及口径效率 21-23 3.1.1 定向性D和增益G 21-22 3.1.2 天线口径效率 22-23 3.2 FSS单元的设计及研究 23-26 3.3 Fabry-Perot谐振腔天线各参数对效率的影响 26-35 3.3.1 空气腔高度的影响 27-28 3.3.2 馈源辐射器的影响 28-30 3.3.3 FSS盖板的影响 30-35 3.4 本章小结 35-37 4 Fabry-Perot谐振腔天线带宽展宽及其对天线效率的影响 37-48 4.1 微带天线带宽展宽的方法 37-38 4.2 宽频带Fabry-Perot谐振腔天线 38-43 4.3 改进的宽频带Fabry-Perot谐振腔天线 43-47 4.4 本章小结 47-48 5 双极化Fabry-Perot谐振腔天线 48-64 5.1 双极化Fabry-Perot谐振腔天线的设计 48-54 5.1.1 双极化微带天线的基本形式 48-50 5.1.2 双极化馈源辐射器的设计 50-52 5.1.3 双极化F-P谐振腔天线的整体设计 52-54 5.2 双极化Fabry-Perot谐振腔天线的加工及测试 54-55 5.2.1 实验准备 54 5.2.2 测试结果与分析 54-55 5.3 改进的双极化Fabry-Perot谐振腔天线 55-63 5.3.1 改进的双极化F-P谐振腔天线的设计 55-57 5.3.2 实验准备 57-58 5.3.3 测试结果与分析 58-63 5.4 本章小结 63-64 结束语 64-65 致谢 65-66 参考文献 66-70 附录 70
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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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