UHF平面直立H形印制天線的研究.pdf

1、本文針對國防急需UHF小結構、高強度、高增益和寬頻帶天線的情況，根據(jù)粗振子和印刷振子受電介質的影響會使諧振長度明顯縮小的現(xiàn)象，研究了平面天線結構與電參數(shù)的關系。文中在闡述矩量法和時域有限差分法的基礎上分析了平面直立天線的面電流分布。結合矩量法和鏡像原理對矩形平面單極子天線的阻抗特性等參數(shù)進行了分析，并利用高頻結構仿真軟件(HFSS)證明了平面天線的寬帶特性。文中用時域有限差分法(FDTD)分析了一般平面天線。對矩形天線開槽形成的凹形結構

2、也進行了分析，并用HFSS仿真軟件對其進行了優(yōu)化。在此基礎上首次提出設計一種新穎的H形平面直立印制寬帶小型化天線結構。通過結構仿真形象地給出H形平面天線的帶寬、增益、面電流分布以及近、遠場輻射方向圖形等，并比較了該天線的輸入阻抗的頻率特性和天線增益。 論文從展寬天線頻帶的理論出發(fā)，從H形平面天線的饋電問題入手，敘述了與課題相關的寬帶網絡基礎知識。圍繞寬帶匹配網絡的數(shù)值優(yōu)化理論展開討論，分析了如何在天線結構一定的情況下展寬天線帶寬

3、的各種網絡匹配方法，特別對課題所設計的H形直立天線的饋電進行了研究?；贖形天線饋電延長線產生的散射場對天線電參數(shù)的影響，文中提出設計同軸線T形饋電接口結構，并用其等效的匹配網絡在理論上證明其滿足天線寬帶的要求。文中用數(shù)值法分析了這種印制天線在標準同軸線饋電時的駐波和輻射功率特性。通過計算機結構仿真定量地研究了這種饋電結構對天線性能的影響。比較了標準和T形饋電結構對天線系統(tǒng)電參數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)改變饋電外導體寬頭位置能夠調節(jié)天線的諧振中心頻

4、率。通過ANSOFTHFSS仿真，給出了外導體高度變化與天線到地面空氣隙間距變化對天線工作帶寬和增益的影響，得到的這些結構與駐波關系曲線圖對工程設計有一定的參考價值。考慮H形天線饋電凹槽的實際尺寸，在T形饋電的基礎上本文還建立了一個帶約束條件的目標函數(shù)。通過加入罰函數(shù)將其轉化為無約束目標函數(shù)，并優(yōu)化得出一組使天線匹配良好的同軸線結構外徑值。按照所選優(yōu)化值制作兩節(jié)級聯(lián)同軸線阻抗匹配器接入天線內，結果表明設計的阻抗匹配器達到了展寬天線頻帶寬

5、度的目的。 文中提出的對平面H形天線加介質罩的方案，解決了車載天線的強度問題。通過高頻結構仿真和對帶有介質罩的H形天線的實際測試，給出了這種天線的駐波帶寬、輻射功率和天線增益，并且對常用的車載鞭天線和加介質罩天線進行了通信距離的實際測試。 最后文中還針對UHF機載合成孔徑雷達天線小型化、高增益和寬頻帶的需要，分析了當前UHF天線寬帶小型化的主要技術和機載UHF合成孔徑雷達天線的研究現(xiàn)狀。提出使用雙面H形重疊直立印制天線組