双频圆极化微带天线的设计

发布时间：2020-02-15 00:31

【摘要】：随着无线通信系统的飞速发展，为满足更好的通信质量以及更高的通信容量，圆极化和双频或多频技术成为近年来天线领域的研究热点，而将圆极化与多频技术相结合也成为一种研究和设计趋势。本文在研究微带天线基本理论和学习国内外相关文献的基础上，对双频圆极化微带天线的设计做了较为深入的研究，提出了几种不同形式的双频圆极化微带天线，并分别对它们进行了仿真以及性能的探讨。 本文首先提出了两种基于层叠式微带贴片结构设计的双频圆极化GPS天线。其中，第一种结构为单馈式天线，通过对两层方形微带贴片切角实现圆极化。第二种结构通过馈电网络对双层方形微带贴片进行等幅且相位相差90°正交馈电，从而实现两个频段内的圆极化。论文根据仿真结果对两种结构的优缺点分别做出了分析。接着，在对环形微带缝隙天线的辐射原理做以介绍之后，本文提出了一种基于同心环形缝隙结构设计的双频圆极化微带缝隙天线。天线通过地板上的两圈同心并加载有弯曲结构的环形缝隙实现双频和圆极化，由单条微带线在介质板的另一侧对两圈环行缝隙进行耦合馈电，获得了良好的阻抗匹配和圆极化性能。最后，在该双频圆极化微带缝隙天线的基础上，论文提出了一种覆盖北斗卫星导航系统频段的双频双圆极化微带缝隙天线。作为双频圆极化天线的一种特例，双频双圆极化天线要求天线在两个工作频段内的圆极化旋向相反。论文中提出的双频双圆极化微带缝隙天线采用了更为简洁的环形缝隙结构以实现双频和双圆极化性能，具有较高的实用性和通用性。
【图文】：

6双频圆极化微带天线的设计微带天线有多种馈电方式，但大体上可分为直接馈电和间接馈电两大类接馈电是指将馈线与金属贴片直接相连进行馈电，最常见的形式有同轴底馈微带线侧馈法，图 2.1 (a)中的微带贴片天线就采用了微带线侧馈法。而在间电中，馈线与辐射体并不直接相连接，而是通过电磁耦合的方式传递信号电这种馈电方式是射频电路所特有的。常见的间接馈电形式有缝隙耦合馈电、波导馈电等，图 2.1 (c)中的微带缝隙天线就属于缝隙耦合馈电天线。

不会对辐射图型有较大影响。接下来我们分析一下该微带贴片天线的阻抗。贴片的端视图（从馈电端视入）如图2.3所示，其横截面被表示为10条平行的子场传输线。贴片作为平行板微带传输线的 / 2谐振结构，其特性阻抗反比于平行的子场传输线的数量n。每个子场传输线的特性阻抗等于其所含媒质的本征阻抗iZ ，即0rirZ Z (2-3)对于空气，由 1r r 可得0377ΩiZ Z ，0Z 为自由空间的本征阻抗。由n a /h可得该辐射贴片作为一段微带线其特性阻抗cZ 为0crZ hZa (2-4)这里忽略了边缘场的镶边效应。又由于微带贴片的辐射边长度a通常远大于介质板厚度h，贴片的这种镶边效应很小。然而对于一些a /h值较小的微带传输线来说，其镶边效应可近似为将微带线加宽 20%。
【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】：TN822

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 李建峰;孙保华;张军;刘其中;;一种具有高隔离度的双频双圆极化卫星通信天线[J];电子学报;2009年12期

2 张勇虎;周力;欧钢;;一种双频双圆极化层叠结构微带天线的设计[J];微波学报;2006年S1期

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本文编号：2579656