S波段全向圆极化天线的研究与设计

发布时间：2017-06-18 13:11

  本文关键词：S波段全向圆极化天线的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：天线作为电路和自由空间的匹配器，在通信信号接收和发射的过程中起着至关重要的作用。随着现代无线通讯科技水平的不断向前发展，需要天线具备越来越好的性能指标。时至今日，单纯的线极化天线己经难以满足飞速发展的现代通信系统，，圆极化天线在实际应用中受到的关注与日俱增。全向圆极化天线的辐射方向图具有全向性，即在辐射方位面内是全向的，辐射出的是圆极化无线电波。由于其特殊的性能，全向圆极化天线被广泛地应用于通信、遥测、雷达、电子侦察和干扰等系统中。 本文利用具有全向辐射特性的单极子天线辐射全向垂直极化波，然后在单极子外围加载寄生单元，可以将单一的线极化波分解成相等幅度、相差π/2相位、空间正交的两个线极化波分量，二者在远场区合成为圆极化波，实现全向圆极化。利用三维电磁仿真软件Ansoft HFSS进行优化仿真，设计出具备结构紧凑、制作简单和宽频带等优点的全向圆极化套筒单极子天线，最后将天线进行了加工组装和测试总结。本文主要研究内容如下： 首先，介绍了全向圆极化天线的基本理论、全向圆极化天线的用途及发展优势。总结了目前全向圆极化天线的实现方法和研究情况，研究了未来的发展趋势。介绍了单极子天线的基本原理及各项特性、套筒天线的基础理论及变化形式，圆极化的基本理论以及实现方式。 其次，在总结和吸收中外文献中相关研究成果的基础上，本文设计出新的全向圆极化天线结构。分析了该天线的设计过程和结构的基本原理，详细归纳了天线的结构参数与各项性能指标之间的相互关系。并对主辐射单元的套筒单极子进行了改进，提出了两种改进型的全向圆极化天线。 最后，为了验证本设计方案的合理性，对该天线进行了实际的加工组装和测试分析，测试结果显示该圆极化天线仿真结果与实测结果比较吻合。该天线的半空间辐射特性、增益、轴比三个方面均较理想，在整个工作频段内满足VSWR＜2。这种棒状天线制作简单且结构紧凑，适用于军、民用通信等很多领域。
【关键词】：全向 圆极化 套筒 单极子
【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】：TN821.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及选题意义10-11
• 1.2 全向圆极化天线的发展情况11-16
• 1.2.1 国内外研究现状11-15
• 1.2.2 发展趋势15-16
• 1.3 研究内容和论文安排16-18
• 第2章 全向圆极化天线的基本理论18-41
• 2.1 天线的基本参数18-22
• 2.2 单极子天线的基础理论22-28
• 2.2.1 结构和原理23-24
• 2.2.2 辐射场和电特性24-28
• 2.3 套简天线的基本原理28-33
• 2.3.1 套筒天线基本原理28-30
• 2.3.2 套筒天线的变化形式30-33
• 2.4 圆极化的基本理论33-40
• 2.4.1 电磁波的极化33-35
• 2.4.2 圆极化波的参数35-36
• 2.4.3 常见的圆极化技术36-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第3章 全向圆极化套筒单极子天线的设计与优化41-64
• 3.1 全向圆极化套筒单极子天线的结构设计42-43
• 3.2 天线仿真结果与性能分析43-63
• 3.2.1 套筒单极子的仿真43-46
• 3.2.2 主辐射单元的改进46-51
• 3.2.3 寄生辐射单元的仿真51-58
• 3.2.4 寄生栅条的其他形式的仿真58-63
• 3.3 本章小结63-64
• 第4章 天线的加工与测试64-69
• 4.1 天线的加工64-65
• 4.2 天线的测试结果65-68
• 4.2.1 主辐射单元改进前天线测试结果65-67
• 4.2.2 主辐射单元改进后天线测试结果67-68
• 4.3 本章小结68-69
• 第5章 总结69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 薛睿峰,钟顺时;微带天线圆极化技术概述与进展[J];电波科学学报;2002年04期

2 唐维萍,甄蜀春,杨守国;一种新型圆极化器的FDTD分析[J];空军工程大学学报(自然科学版);2000年03期

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本文编号：459408