寬帶天線及波束賦形陣列天線研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代通信技術的飛速發(fā)展，通信電子設備的體積日益小型化，其處理信息的能力也日益智能化與寬帶化。為了適應現(xiàn)代無線通信的發(fā)展，天線就必須發(fā)展出與之相適應的寬帶技術、多頻技術與小型化技術等。本文結合科研課題，以天線小型化、多頻帶、寬頻帶及寬帶陣列為設計目標，對寬帶套筒天線、多頻印刷天線、超寬帶天線及寬帶波束賦形陣列天線進行了深入研究。作者的主要研究成果可概括為：
　　1.對寬帶低剖面套筒單極子天線進行了研究。針對數(shù)字電視頻段的應用，設

2、計了寬帶低剖面錐形套筒單極子天線，采用圓盤頂加載技術和頂加載圓盤短接技術有效地實現(xiàn)了天線的低剖面化，提出錐形套筒結構實現(xiàn)了天線的寬帶化；針對移動通信和無線通信頻段，設計了寬帶低剖面圓環(huán)套筒單極子天線，提出采用頂加載圓盤，錐形直線漸變結構和短路探針降低天線高度和尺寸，通過調(diào)節(jié)錐形的角度可以改變天線的輸入阻抗，同時調(diào)節(jié)圓環(huán)套筒結構調(diào)節(jié)高頻端產(chǎn)生的工作模式，有效地提高了天線阻抗帶寬；在此基礎上，進一步設計了寬帶低剖面雙套筒單極子天線，提出采用

3、開式套筒結構，使其在高頻段產(chǎn)生第三個激勵模式，進一步擴展了天線的工作頻帶。
　　2.對寬帶領結天線進行了研究。提出一種空間電磁耦合饋電巴倫結構，對末端短路形領結天線進行饋電，有效地展寬了領結天線的阻抗帶寬，但是天線輻射方向圖在高頻端產(chǎn)生了裂瓣；進一步引入倒“L”形引向結結構，改善了天線頻帶內(nèi)高頻端的輻射特性；在上述研究的基礎上，設計了一副寬帶圓極化天線，并著重研究了一些結構參數(shù)對天線軸比特性的影響；設計了一副具有寬帶特性的領結天線

4、，提出采用末端折合的形式，有效地調(diào)節(jié)低頻端阻抗特性，并通過電磁耦合饋電巴倫調(diào)節(jié)阻抗匹配，實現(xiàn)了天線寬頻帶工作；設計了一副帶有背腔的超寬帶領結天線，采用寄生引向結和寄生圓環(huán)結構有效結合的方法，改善了天線工作頻帶內(nèi)輻射特性。
　　3.對寬帶和多頻印刷天線進行了研究。設計了一副寬帶印刷偶極子天線，采用電磁耦合饋電方式有效地展寬了印刷偶極子天線的工作帶寬；設計了“G”形印刷單極子天線，采用枝節(jié)法和電磁耦合饋電的方式，天線實現(xiàn)了雙頻和寬帶工

5、作特性；設計了多枝節(jié)單極子天線，并通過在地板上開對稱的“L”形縫隙調(diào)節(jié)頻帶內(nèi)的阻抗匹配；設計了帶彎折寄生單極子天線，通過從地板上引出寄生的耦合支路，實現(xiàn)了天線多頻帶工作的性能，并通過彎折輻射體的方法，有效地延長了電流路徑實現(xiàn)天線低剖面、小型化；設計了一種具有陷波特性的超寬帶印刷天線，通過采用圓形與階梯形輻射體相結合的方法從而使得各諧振模式平穩(wěn)交叉實現(xiàn)了天線的超寬帶特性，分別在輻射體上開“U”形縫隙和在地板上開“L”形縫隙，使得天線具有雙

6、陷波特性，實現(xiàn)了超寬帶無線通信系統(tǒng)與WLAN和WiMAX系統(tǒng)之間的兼容。
　　4.對寬帶波束賦形陣列天線進行了研究。結合現(xiàn)階段自適應差分進化算法的研究現(xiàn)狀，采用自適應差分進化算法對寬帶陣列天線進行平頂波束賦形設計；在優(yōu)化過程中，為了克服傳統(tǒng)陣列綜合忽略陣元互耦導致計算結果不精確的問題，通過將陣列各單元各頻點方向圖帶入優(yōu)化過程之中，提高了計算結果的可靠性；設計了寬帶圓極化天線單元，并通過引入相位比較器實現(xiàn)了具有寬帶平穩(wěn)相位差的饋電網(wǎng)