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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
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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。

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

Fabry-Perot谐振腔天线优化设计研究

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