宽角覆盖宽带端射天线研究

发布时间：2017-05-03 21:04

  本文关键词：宽角覆盖宽带端射天线研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，电磁技术在通信、探测、导航等各大领域得到了广泛应用，天线作为无线通信系统中能量转化的桥梁，它的性能对整个系统的运行起到了决定性的作用。随着在军用民用领域应用的不断扩展，对天线设计的要求也提出了更高的指标要求，如更宽的带宽、更高的增益、更小的尺寸、更适合要求的3dB波束宽度等。在雷达探测系统中，尤其是在高速运动载体的雷达系统中，对天线与载体共形提出了一定要求，端射结构可以很好地满足这一要求。在宽角扫描端射阵列中，单元的3dB波束宽度得到展宽是展宽阵列扫描角度的必要条件。随着系统的不断扩充，常常需要在多个频段保持工作。宽带天线的使用大大地降低了系统的复杂度，满足宽带化雷达及软件无线电需求。因此，从空间覆盖及频率覆盖的角度来说，设计宽角覆盖宽带端射天线具有重要意义。 本文在渐变槽天线和八木天线的基础上，深入研究探索，将宽角、宽带技术结合到端射天线上，，设计了几种具有宽角覆盖宽带端射性能的端射天线。 本文首先介绍了端射基本概念，总结了通常设计中展宽带宽及波束宽度的几种方法，选择渐变槽天线与八木天线作为研究对象。 对于渐变槽天线，由其基本原理入手，详细探讨直线型渐变槽天线各设计参数对宽角宽带性能影响。之后，对带有特定阻带的渐变槽天线进行了重点分析研究。给出了设计带有特定阻带的直线型渐变槽天线的一般方法。最后，设计出一款带宽覆盖3-10GHz，H面波瓣宽的覆盖107°的端射式直线型渐变槽天线，并且设计出三款带有特定阻带的宽带宽角端射天线。对所设计天线给出了实际测量结果及数据分析。 对于八木天线，由传统金属柱型八木天线设计原理入手，详细探讨了其平面化的方法，针对两种不同馈电方式的平面八木结构分别进行了设计。对设计结构的宽带宽角性能进行了讨论分析。设计出一款中心频率为8.5GHz，增益大于7dB，阻抗带宽近50%，E面3dB波瓣宽度84°，H面3dB波瓣宽度近100°的宽角覆盖宽带端射天线。在要求一定小型化及高增益的条件下，设计出两款带有反射板的平面八木天线，并对所设计天线给出了实际测量结果及数据分析。
【关键词】：宽带 宽角覆盖 端射 渐变槽天线 八木天线 高增益
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 本论文研究的目的和意义11-13
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势13-15
• 1.3 论文主要工作和内容安排15-17
• 1.3.1 论文主要工作15-16
• 1.3.2 论文内容安排16-17
• 第二章 端射天线及宽带宽角覆盖基本理论与技术17-26
• 2.1 前言17-18
• 2.2 端射天线基本原理18-20
• 2.2.1 端射的基本原理18-19
• 2.2.2 端射的 Hansen-Woodyard 条件19-20
• 2.3 宽带天线的基本概念及基本原理20-24
• 2.3.1 宽带天线定义20
• 2.3.2 超宽带天线的分类20-21
• 2.3.3 展宽天线带宽的一般方法21-23
• 2.3.4 宽带天线的主要技术优势23-24
• 2.4 宽角技术主要实现方法24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 渐变槽天线设计与分析26-71
• 3.1 渐变槽天线的概述26-27
• 3.1.1 渐变槽天线简介26-27
• 3.1.2 渐变槽天线分类27
• 3.2 渐变槽天线基本原理27-36
• 3.2.1 渐变槽天线的槽线设计原理29-32
• 3.2.2 渐变槽天线的馈电设计原理32-35
• 3.2.3 渐变槽天线的阻抗匹配35-36
• 3.3 渐变槽天线设计分析36-55
• 3.3.1 馈电部分设计36-38
• 3.3.2 辐射部分设计38-40
• 3.3.3 整体渐变槽天线设计及仿真40-44
• 3.3.4 对方向性及增益的分析44-48
• 3.3.5 宽角宽带特性分析48-52
• 3.3.6 馈电部分的分析52-54
• 3.3.7 LTSA 电场分析54-55
• 3.4 带有特定阻带的 LTSA 设计55-67
• 3.4.1 设计具有阻带的 LTSA 的一般方法55-57
• 3.4.2 设计举例57-65
• 3.4.3 开槽宽度对带有阻带的 LTSA 的影响65-66
• 3.4.4 带有阻带的 LTSA 的电场分析66-67
• 3.5 实际测量结果及分析67-70
• 3.5.1 不含有阻带的 LTSA68-69
• 3.5.2 含有特性阻带的 LTSA69-70
• 3.6 本章小结70-71
• 第四章 平面八木天线设计与分析71-92
• 4.1 八木天线概述71-72
• 4.2 传统八木天线设计原理72-73
• 4.3 平面八木天线设计参数修正73-74
• 4.4 宽角宽带平面八木天线设计74-81
• 4.4.1 微带转共面带线巴伦设计74-75
• 4.4.2 宽带宽角微带八木天线设计举例75-79
• 4.4.3 引向器个数对天线特性影响探讨79-81
• 4.5 小型化高增益平面八木天线设计81-91
• 4.5.1 双线馈电平面八木天线结构81-83
• 4.5.2 一种小型化高增益宽带八木天线设计83-87
• 4.5.3 实际测量结果及分析87-91
• 4.6 本章小结91-92
• 总结与展望92-93
• 参考文献93-96
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单96-97
• 致谢97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 蔡镇远;;对数周期天线的工作原理和设计方法[J];电子技术;1965年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 苏明;超宽带槽线天线的理论研究与设计实现[D];北京邮电大学;2011年

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本文编号：343729