特定用途通信與導(dǎo)航天線的研究.pdf

1、論文結(jié)合科研項(xiàng)目進(jìn)行選題研究，文中研究了共形通信天線和導(dǎo)航天線以及多頻/多極化通信天線的設(shè)計(jì)問題。
　　論文的研究工作包含以下四個(gè)部分：第一部分為穿戴式馬甲共形通信天線的設(shè)計(jì)與研制；第二部分內(nèi)容為手持終端一體化導(dǎo)航天線的方案設(shè)計(jì)；第三部分內(nèi)容為寬頻帶高相位中心穩(wěn)定度導(dǎo)航天線的設(shè)計(jì)與研制；第四部分研究了多頻/多極化通信天線，包括高隔離度雙頻正交極化天線、極化可重構(gòu)天線以及三頻全向圓極化天線。文中的具體研究內(nèi)容為：
　　1.穿戴

2、式馬甲共形通信天線的研究。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，采用 Ansoft HFSS軟件仿真設(shè)計(jì)了穿戴式馬甲共形通信天線，在仿真設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，研制了天線工程樣機(jī)。測試結(jié)果表明，天線樣機(jī)與服裝完全共形，其重量輕只有0.45kg，工作頻帶內(nèi)的電壓駐波比小于1.7，增益為6dB，方位面方向圖為圓形（不圓度≤5dB），俯仰面方向圖近似為“∞”形，而且前向波束寬度窄、后向波束寬度寬，所有指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。
　　2.針對手持終端一體化導(dǎo)

3、航天線的設(shè)計(jì)需求，給出了三天線方案和五天線方案兩種方案并進(jìn)行了對比，對比結(jié)果表明，三天線方案的電壓駐波比和增益滿足指標(biāo)要求，但是其隔離度約為10dB不滿足隔離度≥15dB的指標(biāo)要求，3dB波束寬度≥72°不滿足指標(biāo)要求，3dB波束寬度內(nèi)的軸比≤8.4dB不滿足指標(biāo)要求；五天線方案的電壓駐波比、增益和隔離度滿足指標(biāo)要求，但是其3dB波束寬度≥81°不滿足指標(biāo)≥120°的要求，3dB波束寬度內(nèi)的軸比≤10.5dB不滿足指標(biāo)≤5dB的要求。因

4、此，選用五天線方案進(jìn)行下一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)后天線的電壓駐波比≤1.6、3dB波束寬度≥120°、3dB波束寬度內(nèi)的軸比≤5dB、隔離度≥15.9dB、北斗頻段法向增益≥2.7dB、北斗頻段仰角15°增益≥-2.8dB以及S頻段法向增益≥3dB都能滿足指標(biāo)要求。
　　3.依據(jù)多模衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線的應(yīng)用要求，研制了寬頻帶高相位中心穩(wěn)定度導(dǎo)航天線，它能覆蓋GPS的L1和L2頻段以及BDⅡ的B1和B2頻段。根據(jù)仿真設(shè)計(jì)結(jié)果加工了實(shí)物

5、樣機(jī)并進(jìn)行了測試。測試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的寬頻帶高相位中心穩(wěn)定度天線在工作頻帶內(nèi)，電壓駐波比≤1.8，仰角90°增益≥0.2dB，仰角90°軸比≤2.9dB，仰角20°增益≥-5dB，仰角20°軸比≤5.7dB，前后比≥15.1dB，相位中心≤±2mm，尺寸120mm×76mm×15.3mm，所有指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。
　　4.在高隔離度雙頻正交極化天線的設(shè)計(jì)中，通過兩個(gè)饋電端口使矩形微帶天線分別激勵(lì)起兩個(gè)正交的基本模

6、式，通過改變貼片的形狀和采用疊層結(jié)構(gòu)來減縮天線的整體尺寸，通過在兩個(gè)微帶饋線下加載相應(yīng)頻率的濾波器來提高天線兩個(gè)端口的隔離度。該天線的整體尺寸只有同類型天線的四分之一，兩端口的隔離度比未加載濾波器時(shí)提高了20dB。
　　5.在極化可重天線的設(shè)計(jì)中，利用可切換功分器設(shè)計(jì)了2.4GHz頻段的極化可重構(gòu)天線，該天線的輻射貼片由四個(gè)加載 T形縫隙的三角形組成，每個(gè)三角形通過可切換功分器的一個(gè)輸出端口饋電?？汕袚Q功分器是由三個(gè)威爾金森功分器

7、組成的一分四功分網(wǎng)絡(luò)，并在該功分網(wǎng)絡(luò)上加載 PIN開關(guān)二極管，通過控制各開關(guān)二極管的狀態(tài)來改變功分網(wǎng)絡(luò)輸出端口的相移，使天線實(shí)現(xiàn)不同的極化方式。與同類型的極化可重構(gòu)天線相比該天線的帶寬特別是圓極化帶寬比較寬。
　　6.在三頻全向圓極化天線的設(shè)計(jì)中，利用電偶極子和磁偶極子在空間某點(diǎn)輻射電磁波的幅度相等、相位相差90°時(shí)產(chǎn)生方位面全向圓極化波的基本原理，設(shè)計(jì)了頂部加載改進(jìn) Alford環(huán)的三頻全向圓極化介質(zhì)諧振天線。其中，底部中心探針