1.7GHz~2.1GHz标准天线阵列的优化设计

发布时间：2020-05-01 13:44

【摘要】：随着现代通信技术的不断发展,天线阵列以其高增益、高功率、低副瓣等特点,被广泛应用于民用和军事领域。天线的测量一直是天线研究领域里的一个重要课题,是与各类新型天线同步发展的。面对一套非常复杂的天线测量系统,如何快速准确的验证其准确性成为了一个急需解决的实际问题。本文根据这种需求设计了一种用于计量中的标准天线阵列,通过理论计算能够准确的得到天线阵列辐射特性,从而实现快速准确判断天线测试系统的有效性。论文的主要工作和创新点如下:(1)针对多阵元偶极子天线阵列的馈电网络设计需求,设计了一种工作频带为1.0GHz-5.5GHz的等功率分配功分器以及一种工作频带为1.0GHz-3.0GHz的用于偶极子天线平衡馈电的微带渐进巴伦。除此之外为满足宽带特性,设计了一种工作频带为DC-100GHz的功分器,这些设计都具有成本低、易于集成等特点,能够大量应用于天线阵列中。(2)针对可计算特性选取偶极子天线作为天线单元,设计了一种双极化偶极子天线单元。建立多阵元直线阵,分析验证了天线阵列的基本特性,并对阵元间耦合对天线单元交叉隔离度造成的影响进行了深入和系统的分析,调节合适的阵元间距,使用不同长度振子的双极化偶极子天线单元,两种天线单元中心频率分别为1.8GHz和2.0GHz,从而优化阵元交叉极化隔离度,同时也拓展了天线阵列的工作带宽。(3)确定天线阵列的排布方式,设计一种可分离式多阵元天线,设计两个1 X 8直线阵可以分离工作或拼接成1X16直线阵工作,设计工作频带为1.0GHz-3.0GHz的宽带馈电网络能够给两种状态的天线阵列每个阵元提供等幅信号输入,同时给每对振子提供平衡馈电,实现较优的工作性能。
【图文】：

近似确定振子上的电流分布；第二部，根据电流分布求其外场。对称振子从振逡逑子中点馈电，一臂长度为Ｚ，全长ｉ邋＝邋２Ｚ，圆柱导体半径为／？。这个结构可以看成是逡逑由终端开路的双线传输线张开而成的，如图２－１所示，逡逑N逦１逦Ｊ邋Ｌ逦１逦Ｊ逡逑（Ｍｌ逦逡逑图２－１对阵振子逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ邋ｄｉｐｏｌｅ逡逑平行双线传输线上的导行波在开路终端处将形成全反射，其电流沿线呈驻波逡逑分布，在开路终端处电流总是零。由于上下平行线上电流的方向是相反的，并且两逡逑导线的间距远小于波长，因此双导线上电流的辐射场几乎相消而并无明显辐射。但逡逑当双导线的终端张开后，上下导线上的电流由原来方向相反变成方向相同，因而它逡逑们的辐射场在ｚ轴方向同相叠加，而成了能有效辐射的开放式结构，即天线。对逡逑Ａ的振子，若忽略因辐射而引起的电流分布的改变，其沿线电流近似于正弦分逡逑布：逡逑４逡逑

直于阵列轴向，天线波束在线阵法线方向左右两侧进行扫描。相反，端射阵列主瓣逡逑方向沿着阵列轴向。由于垂射阵应用最为广泛，，因此主要讨论垂射阵。逡逑图２－２是一个由Ｗ个天线单元组成的线性阵列原理图，天线单元均匀排布在逡逑一条直线上，天线单元间距为义逡逑７逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN820

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本文编号：2646706