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宽频带天线的设计与实现

作　者: 施胜杰
导　师: 郭辉萍
学　校: 苏州大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 宽频带天线 圆锥天线 平面单极天线 自互补天线
分类号: TN822.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着宽带通信技术和软件无线电技术的不断深入发展,各种宽频系统应运而生,使宽频带天线的研究成为许多学者研究和关注的对象。本文的主要工作就是在分析宽频带天线的发展和实现手段的基础上,重点对圆锥型天线、平面单极天线以及自互补对称天线三类宽频带天线进行了详细的分析研究,并分别设计制作了相应的天线样品,分析测试结果表明:这几类天线均具有宽频带特性,在增益、方向图等方面也各具特点,从而为宽频带系统的应用奠定了良好的基础。论文分为四个部分。首先,论文介绍了发展宽频带天线的意义、现状,讨论了宽频带天线的电性能以及可能的实现方案,为研究具体的宽频带天线作了理论准备。其次,分析和讨论了宽带圆锥天线,利用仿真软件对影响普通宽频圆锥天线性能的各个参数做了详尽的仿真分析和优化比较,提出了球形加载的新方法,使其工作在更低频段成为可能。制作天线实物测量,结果表明:该天线在工作频带内驻波比小于2,并且在整个频带内具有良好的辐射性能,增益稳定;证明了通过终端加载、介质覆盖等方法可有效地改善了天线低频端的驻波特性。因而该天线在UHF宽带系统中具有很大的潜在实用价值。接着,论文重点研究了宽带平面单极天线,从平面单极天线的理论出发提出了锥形微带平面单极天线、月牙形微带平面单极天线两款新型的宽带平面单极天线,分析设计了各结构参数的作用,并分别制作了天线样品。测试结果表明:锥形微带平面单极天线的阻抗带宽达1846.35MHz(434.15~2280.5MHz),相对带宽为136%,而月牙形微带平面单极天线的阻抗带宽可覆盖3.079~11.989GHz的频带范围,相对带宽达118%。两款天线均具有结构简单,加工简便,频带宽等特点。然后,论文提出了一种新型的自互补印刷天线。该天线利用渐变对称振子作基本单元,采用自互补结构和馈电匹配网络实现宽频带,具有结构简单、频带宽、加工简便、体积小等特点。测试结果表明,该天线的相对带宽达到84.2%,且天线的辐射性能良好。从而为宽频带天线的实现提供了一个新的方案。最后,论文总结了全部工作,并对未来相关研究工作作了展望。

全文目录


中文摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 研究背景及意义  10-12
  1.2 宽带天线的历史与发展现状  12-13
  1.3 天线设计中的数值软件介绍  13-14
  1.4 本论文主要内容与结构安排  14-16
第二章 宽频带天线的电参数与实现方法  16-25
  2.1 宽带天线的性能参数  16-19
  2.2 宽带天线的带宽  19-20
  2.3 宽带天线的实现方法  20-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章 宽带圆锥天线的设计与分析  25-44
  3.1 圆锥天线的初步分析  25-29
    3.1.1 双圆锥天线  25-26
    3.1.2 双圆锥天线的一些变形和改进  26-28
    3.1.3 不同张角的单圆锥天线的比较  28-29
  3.2 一款宽带圆锥天线的设计和分析  29-42
    3.2.1 部分参数的选择与分析  29-34
    3.2.2 各部分综合仿真分析  34-35
    3.2.3 半球加载的仿真分析  35-38
    3.2.4 天线的实物加工与测量结果  38-42
  3.3 本章小结  42-44
第四章 微带馈电平面单极天线的设计与分析  44-62
  4.1 平面单极天线的特点与应用  44-45
  4.2 平面单极天线尺寸的基本估算方法  45-47
  4.3 平面单极天线的馈电方式  47-49
  4.4 平面单极天线的设计案例Ⅰ——锥形微带平面单极天线  49-57
    4.4.1 锥形微带平面单极天线的结构与设计  49-50
    4.4.2 锥形微带平面单极天线的仿真分析  50-55
    4.4.3 锥形微带平面单极天线的实物加工与测量结果  55-57
  4.5 平面单极天线的设计案例Ⅱ——月牙形微带平面单极天线  57-61
    4.5.1 月牙形微带平面单极天线的结构与设计  57-58
    4.5.2 月牙形微带平面单极天线的仿真分析  58-60
    4.5.3 月牙形微带平面单极天线的实物加工与测量结果  60-61
  4.6 本章小结  61-62
第五章 自互补印刷天线的设计与分析  62-78
  5.1 相关研究背景  62-63
  5.2 自互补天线与对数周期天线的相关理论  63-69
    5.2.1 巴比涅原理与自互补天线  63-66
    5.2.2 相似原理与对数周期天线  66-69
  5.3 新型自互补印刷天线的设计与分析  69-77
    5.3.1 新型自互补印刷天线的结构与设计  69-71
    5.3.2 自互补印刷天线的仿真分析  71-75
    5.3.3 自互补印刷天线的实物加工与测量结果  75-77
  5.4 本章小结  77-78
第六章 结论与展望  78-80
  6.1 本论文的主要工作  78-79
  6.2 未来工作展望  79-80
参考文献  80-85
附录  85-86
作者攻读硕士学位期间的学术成果  86-87
致谢  87-88
详细摘要  88-90

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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 > 宽频带和超宽频带天线
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