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多线螺旋天线的研究

发布时间:2018-05-15 04:20

  本文选题:圆极化 + 四线螺旋天线 ; 参考:《西安电子科技大学》2014年硕士论文


【摘要】:随着全球信息化革命的推进,导航定位系统在民用及军事领域中的应用越来越广泛。多线螺旋天线由于其宽频带、宽波瓣及良好的圆极化特性等特点,已成为导航定位系统领域的研究热点。结合实际应用,本文研究了多款应用于导航定位系统的多线圆极化宽波束螺旋天线。全文的主要工作内容如下:第一,设计并加工了一款工作在2.4GHz的右旋圆极化圆柱型四线螺旋天线,该天线的直径和高度分别为0.22λ和0.58λ。运用电磁仿真软件HFSS进行了仿真分析,结果表明:在2GHz~2.8GHz时,S11??10d B,相对带宽为33%,3d B轴比带宽为33%,具有良好的宽频带和小型化特点;而且,该天线的3d B波束宽度为180°,3d B轴比波束宽度达到152°,实现了半球覆盖特性;在最大辐射方向上增益为3.25d B,交叉极化优于65d B。实物测试结果与仿真结果吻合良好,表明了该天线性能良好。第二,研究了工作于中心频率2.4GHz的右旋圆极化角锥印刷四线螺旋天线,该天线的直径和高度分别为0.4λ和0.5λ,且其波束宽度达到188°。仿真分析结果表明:在2.28GHz~2.6GHz时,S11??10d B,相对带宽为13%,轴比带宽为33%,3d B轴比波束宽度达到176°;在最大辐射方向上增益为3.1d B,交叉极化优于57d B。另外,还设计了一款使用新型SIW功率分配器馈电的准圆柱四线螺旋天线,该天线的直径和高度分别为0.17λ和0.27λ。该天线由于采用对称型的馈电网络,解决了圆柱螺旋天线中出现的方向图非对称问题。仿真分析结果表明:在2GHz~2.8GHz时,S11??10d B,相对带宽为33%,轴比带宽为13.5%,3d B波束宽度为196°,3d B轴比波束宽度达到180°;最大辐射方向上增益为3.45d B,交叉极化优于78d B。第三,结合特殊应用场合,设计仿真了几种特殊用途的圆极化天线,包括高度为6mm的超低剖面四线螺旋天线、螺旋直径为11mm的细径四线螺旋天线以及八线螺旋天线。这三种天线均具有宽频带及宽波束的特性,都可以应用在某些较为特殊的场合。
[Abstract]:With the development of the global information revolution, navigation and positioning system is more and more widely used in civil and military fields. Multi-wire helical antenna has become a research hotspot in the field of navigation and positioning system due to its wide band, wide lobe and good circular polarization characteristics. Combined with practical application, this paper studies a number of multi-line circular polarization wide-beam helical antennas for navigation and positioning system. The main work of this paper is as follows: first, a four-wire helical antenna with a right-handed circular polarized cylinder working in 2.4GHz is designed and fabricated. The diameter and height of the antenna are 0.22 位 and 0.58 位, respectively. The results of simulation analysis with electromagnetic simulation software HFSS show that the relative bandwidth of S11 / 10dB and the relative bandwidth of 33 / 3dB / B are 33 / 10dB, which have good broadband and miniaturization characteristics. The 3D B beam width of the antenna is 180 掳and the width of the 3D B axis ratio is 152 掳, and the gain is 3.25 dB in the maximum radiation direction, and the cross-polarization is better than 65 dB. The experimental results are in good agreement with the simulation results, which show that the antenna has good performance. Secondly, the four-wire helical antenna with right-circumferential polarization angle cone working at the center frequency 2.4GHz is studied. The diameter and height of the antenna are 0.4 位 and 0.5 位, respectively, and the beam width is 188 掳. The simulation results show that at 2.28GHz~2.6GHz time, the relative bandwidth is 13, the axial ratio bandwidth is 33 ~ 3 dB, the gain is 3.1 dB and the cross-polarization is better than 57 dB in the maximum radiation direction. In addition, a quasi-cylindrical four-wire helical antenna fed by a new SIW power divider is designed. The diameter and height of the antenna are 0.17 位 and 0.27 位, respectively. Because of the symmetrical feed network, this antenna solves the problem of pattern asymmetry in cylindrical helical antenna. The simulation results show that at 2GHz~2.8GHz time, the relative bandwidth is 33dB, the axial ratio bandwidth is 13.5dB, the beam width is 196 掳/ 3dB, the maximum radiation direction gain is 3.45dB, and the cross-polarization is better than 78dB. Thirdly, combined with special applications, several special purpose circular polarization antennas are designed and simulated, including ultra-low profile four-wire helical antennas with 6mm height, fine diameter four-wire helical antennas with 11mm helical diameter and eight-wire helical antennas. These three antennas all have the characteristics of wide band and wide beam and can be used in some special situations.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN823.31

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本文编号:1890944

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