通信天线及有限距离远场测试修正研究

发布时间：2018-04-13 05:07

本文选题：多频多极化天线 + 双圆极化单脉冲天线　；参考：《西安电子科技大学》2014年博士论文

【摘要】：在无线通信技术日新月异的今天,频谱资源日益匮乏,为了适应不同用户的需求,通信设备逐渐向小型化、功能多样化方向发展。天线作为通信设备中重要部件,也面临着同样的需求。为此,全世界许多科研机构相继开发出相应的技术,如频率、方向图复用技术等。本文正是在这种背景下,结合科研课题,对多频多极化天线、双圆极化单脉冲天线、宽波束圆极化天线、方向图可重构天线进行了深入研究。文章的最后,根据天线实际测试中所遇到的问题,研究了在有限距离情况下远场测试的修正。作者主要研究成果可概括为:1、对多频多极化天线进行了研究。首先设计了针对无线通信终端设备,工作在WLAN频段、WiMAX频段以及UWB频段的小型化天线。它由微带馈线及辐射地板组成,在地板上开有环形以及两个倒L形缝隙,通过调整缝隙尺寸,三个谐振频段均与设计要求相吻合。另外,这种缝隙结构在WLAN频段实现了圆极化功能。其次设计了针对无线遥测通信的载体共形天线。天线基本形式为工作在不同谐振频率的矩形微带贴片天线,通过选择不同的馈电端实现两种贴片拥有不同的极化。2、对双圆极化单脉冲天线进行了研究。首先设计了适合双圆极化阵列的辐射单元,其馈电网络由3dB电桥实现。单元采用微带多层缝隙耦合结构,它将天线辐射贴片与馈电网络分离,为阵列天线馈电网络提供足够的空间,同时降低微带馈线对天线性能的影响。其次设计了2×2双圆极化阵列,并且通过对每个辐射单元旋转实现对交叉极化的抑制。再次,根据单脉冲天线特性设计了4×4阵列,同样为了抑制交叉极化,对馈电网络按照一定顺序进行了旋转。最后根据整个阵列四个辐射象限的初始相位值,利用3分支电桥,设计了适合左旋和右旋圆极化“十”字形和差网络。3、对宽波束圆极化天线进行了研究。为了实现圆极化天线的宽波束覆盖和宽角轴比特性,采用多层微带介质板的结构,辐射贴片为两点馈电,两馈电点间相位差为90°。辐射贴片上添加有开路枝节,它对天线轴比改善具有一定作用。另外,天线顶层介质板上加有耦合贴片,展宽了天线带宽。4、对方向图可重构天线进行了研究。首先研究了以同轴馈电的矩形微带天线,当馈电点不同时会激发起辐射贴片不同的辐射模式。其次根据矩形微带天线这个特性设计了双馈电点的矩形贴片。当改变两馈电点间幅度和相位值时,辐射贴片就会形成相应的辐射模式。最后根据不同模式所对应的两馈电点幅度、相位值设计了馈电网络。包括由3d B电桥加90°移相段组成的双波束馈电网络和基于Butler矩阵形式的四波束馈电网络。5、对在有限距离影响下的远场测试修正进行了研究。首先讨论了无源区标量波函数以及矢量波函数的特性。其次讨论了在圆柱坐标系下,将场用矢量波函数展开,求得场的展开系数。修正算法主要是根据在有限距离实际测量所得到的场函数反推展开系数,再根据展开系数求无限远区场函数,从而获得天线远场方向图。为了验证方法的有效性,分别进行了数值和实测验证。
[Abstract]:In order to meet the needs of different users , the frequency spectrum resources are increasingly scarce . In order to meet the needs of different users , the communication equipment is gradually developed in the direction of miniaturization and function diversification . A rectangular patch with two feeding points is designed according to the characteristic of rectangular microstrip antenna .

【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN822

【参考文献】