紧凑型宽带磁电偶极子天线的研究

发布时间：2020-05-16 00:08

【摘要】：随着无线通信技术的迅速发展,无线通信系统对天线的性能要求也在提高。一些场合要求天线满足宽的工作频带、低的交叉极化及高的前后比等特性,使其在工作频段内有良好的辐射特性和辐射增益,同时还对天线的尺寸提出了新的期望,力求其趋向于小型化、集成化。虽然早在1954年就出现了磁电偶极子天线这一概念,但是早期研究中提出的天线结构实用性较差,这一情况直到2006年出现互补型磁电偶极子天线才有所好转。本文的主要研究是基于互补型磁电偶极子天线基础上展开的,具体包括以下工作:(1)对水平矩形贴片进行了优化,提出了两种宽带磁电偶极子天线设计思路。通过加载开口环谐振器,使天线模型实现了 51%的相对带宽(VSWR≤2),在工作频段内增益稳定在7.3dBi以上,波动较小。通过加载短路桥,使磁电偶极子天线的相对带宽达到56%(1.68GHz～3.00GHz,VSWR≤2),增益稳定在 9dBi 左右。(2)设计了一种紧凑型磁电偶极子天线结构,将r馈电改为同轴馈电,并进行有效的折叠,使天线的剖面高度降低到15mm。该天线模型工作频带约为2GHz～3GHz,相对带宽38%(VSWR≤2),增益大于9dBi且波动较小,有着良好的方向性。基于这种紧凑型结构,设计了八单元均匀直线阵列,仿真结果表明在工作频带内增益大于16dBi,水平面半功率波瓣宽度大于60°,垂直面的半功率波瓣宽度则被压窄。(3)设计了一款镀通孔结构的毫米波磁电偶极子天线,印刷在介质基板表面,该天线模型工作在27.0GHz～41.6GHz频段(相对带宽42.6%,VSWR≤2)。在工作频段内获得了良好的辐射方向性,且在大部分工作频段内能维持一个高水平的增益,波动较小。
【图文】：

贴片天线,天线结构,贴片,天线

要是由于不同层次贴片间的馈电互不影响，因此不同能使天线宽带变宽，同时还能使其获得较高的增益，大，这又违背了天线小型化设计的初衷。逡逑线会造成天线体积过大这一问题，有研究者提出的解［１２］。采用短路贴片形式的天线由于镜像原理可以减少和未采用短路技术的天线进行实验比较可知，采用短，即在频率相同的情况下尺寸减小。但是由于受短路地牺牲掉它的工作带宽，使得阻抗带宽变窄。与此同低。因此，研宄学者对传统的矩形贴片形式进行了改，按照新型贴片的形状可以分为Ｃ型、Ｕ型、Ｈ型、Ｏ小天线体积的同时保证天线的工作带宽和性能［１３］。这效长度，因此天线能获得较宽的阻抗带宽以及较好的路技术相结合后，能进一步减小叠加贴片天线的尺寸。用上述技术后的天线的相对带宽得到了一定提高，，但

方向图,偶极子天线,磁电

励电偶极子和磁偶极子的互补型结构的复合天线。该模型可以在水平面和垂直面获得相似的逡逑辐射特性。逡逑１９７４年Ｃａｌｖｉｎ再次提出了一种磁电偶极子天线结构，如图１．１所示。电偶极子天线是逡逑由两条倒Ｌ型的弯折导线构成，磁偶极子天线则是底部反射板开缝隙形成的缝隙天线，再采逡逑用恰当的方式激励。由于倒Ｌ型微带天线和缝隙天线的极化面为垂直关系，按照Ｃａｌｉｖｉｎ所提逡逑出的磁电偶极子天线理论基础，那么该天线模型的Ｅ面和Ｈ面方向图应当基本一致。通过实逡逑测分析，该天线的测试结果与他所提出的磁电偶极子天线理论相匹配。虽然这种互补型结构逡逑有着结构较为简单，能在两个极化面获得基本相似的方向图等优点，但是仍然存在着带宽较逡逑窄，增益不稳定等缺陷。逡逑Ｚ逡逑型＃线逡逑＼＼底板邋ｚ逡逑图１．２邋Ｃａｌｖｉｎ设计的磁电偶极子天线逡逑Ｉｔｏｈ等人懫用了单极子天线和十字型的缝隙结构组合的方式，设计了新的磁电偶极子天逡逑３逡逑
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN821.4

【参考文献】