卫星通信圆极化微带天线的研究

发布时间：2017-07-20 07:20

  本文关键词：卫星通信圆极化微带天线的研究

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【摘要】：随着无线通信系统的快速发展,微带天线由于其结构紧凑、剖面低、易集成、易加工等优点,受到了越来越多的关注。圆极化波具有以下几个重要的特性,如抗多径反射、减小法拉第旋转效应的影响、抑制雨雾干扰等,因此圆极化天线在卫星通信、导航等领域具有广泛的应用。本文主要对高隔离度圆极化收发天线以及宽带圆极化微带天线进行了研究,取得的主要成果如下:1、对高隔离度圆极化收发天线进行了研究。首先,设计一种单馈电低剖面圆极化微带天线单元。收发天线都利用方形贴片切角附加开U型槽的单元形式,分别在接收频段1f±15MHz和发射频段2f±15MHz实现了左旋圆极化特性。为了有效地提高天线的轴比带宽和增益,利用上述单元组成天线阵并将两个天线单元正交放置。利用缺陷地及枝节去耦的方法,有效地改善了两端口之间的收发隔离度,从而设计出了一种收发集成的圆极化微带天线,并对其进行了实物加工和测量,实测结果与仿真结果吻合较好;其次,为了进一步提高天线在接收端的隔离度,设计了一种椭圆函数滤波器,仿真结果表明,在2f±15MHz阻带内的衰减达到了25dB以上;最后,将滤波器级联到接收天线的输入端,使得在接收端的隔离度提高了20dB,很好地完成了高隔离度收发天线的设计。2、对宽带圆极化微带天线进行了研究。首先,设计了一种多层圆极化微带贴片天线单元。采用探针在矩形环的对角线上馈电,获得了左旋圆极化特性。同时在矩形环上方增加了寄生贴片,上、下贴片之间引入了空气层,有效地展宽了天线单元的工作带宽。仿真结果表明,天线单元在0f?100MHz的工作频带内|S11|-10d B,轴比小于3dB,增益达到7.5dBi以上。其次,为了使天线获得更宽的轴比带宽和更高的增益,决定采用连续旋转法对圆极化天线单元进行馈电。采用Wilkinson功率分配器实现了馈电网络的设计,仿真结果表明,该馈电网络的性能基本满足该馈电法的要求。最后,利用上述馈电网络对2×2的圆极化天线阵列进行馈电,实现了宽频带和高增益特性。仿真结果表明,天线在工作频带内具有良好的阻抗匹配(|S11|-20dB),轴比小于2dB,带宽内的增益均大于12.5dBi。并对其进行了实物加工和测量,实测结果与仿真结果吻合较好。
【关键词】：圆极化 微带天线 高隔离度 宽频带 高增益
【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】：2015
【分类号】：TN828.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符号对照表12-13
• 缩略语对照表13-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 研究背景和意义16-17
• 1.2 国内外研究现状17-20
• 1.3 本文的主要内容和研究工作20-22
• 第二章 天线基础理论及分析方法22-36
• 2.1 天线的基础理论22-25
• 2.2 微带天线的基础理论25-29
• 2.2.1 微带天线的结构及特点26
• 2.2.2 微带天线的馈电方式26-27
• 2.2.3 微带天线的辐射原理27-28
• 2.2.4 微带天线的分析方法28-29
• 2.3 阵列天线的基础理论和分析方法29-35
• 2.3.1 方向图叠加原理29-31
• 2.3.2 天线阵列的方向图以及方向图乘积定理31-33
• 2.3.3 平面阵列的辐射特性33-34
• 2.3.4 天线阵列的栅瓣及间距的选择34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 高隔离度圆极化收发天线的设计36-58
• 3.1 引言36
• 3.2 收发集成圆极化天线的设计36-51
• 3.2.1 天线单元的设计36-44
• 3.2.2 二单元阵列的设计44-48
• 3.2.3 收发天线的仿真与实测结果48-51
• 3.3 低通滤波器的设计51-55
• 3.3.1 设计方案的选择51-52
• 3.3.2 滤波器的设计过程52-54
• 3.3.3 滤波器的仿真结果54-55
• 3.4 高隔离度圆极化收发天线的设计55-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第四章 宽带圆极化微带天线的设计58-70
• 4.1 引言58
• 4.2 天线单元的设计58-64
• 4.2.1 天线单元结构58-60
• 4.2.2 天线参数分析与讨论60-62
• 4.2.3 天线单元的仿真结果62-64
• 4.3 馈电网络的设计64-66
• 4.3.1 旋转馈电法的设计原理64-65
• 4.3.2 馈电网络的仿真结果65-66
• 4.4 四单元天线阵列的设计66-68
• 4.5 本章小结68-70
• 第五章 总结与展望70-72
• 5.1 主要研究内容及成果70
• 5.2 需要进一步研究的问题及展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 作者简介78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王威;苗俊刚;梁彬;;L波段矩形切角圆极化微带天线的设计[J];电子测量技术;2010年12期

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本文编号：566869