宽波束圆极化天线的研究

发布时间：2017-04-19 11:04

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【摘要】：随着无线通信的发展,卫星导航定位系统在人类社会生活中起着越来越重要的作用。由于圆极化波具有较弱的多径效应和较强的抗雨雪干扰的特性,在卫星导航定位系统中,常用的卫星导航信号一般为圆极化波。而要求在可看到卫星的区域内天线具有均匀的幅度响应,故所使用的天线也多为宽波束天线。宽波束圆极化天线就是为了克服上述问题所面临的瓶颈而提出来的。本论文主要研究了具有宽波束特性的圆极化天线,通过利用三种不同的方法来展宽波束宽度,最终设计出三款具有宽波束、良好圆极化特性的天线结构。尽管三款天线工作于不同频段,但均拥有两个主平面对称的方向图,能够实现良好的辐射特性。本文的主要内容如下:第一章主要介绍了宽波束圆极化天线的研究背景与意义、国内和国外的研究现状。第二章阐述了本文的基本知识理论,包括微带天线的工作原理、电磁波的传输特点、圆极化形成的条件及方法等。第三章针对多模导航应用的需求,设计了一款花瓣形贴片天线。此天线具有双频谐振特性,可以覆盖北斗、GPS、格洛纳斯和伽利略的工作频段。在各个工作频带上,都拥有较宽的半功率波束宽度和圆极化波束宽度。第四章设计了一款不仅具有宽波束圆极化特性,同时还具有宽频带特性的八木-微带天线。该天线工作于L波段,同样可应用于多模卫星导航系统,可以覆盖北斗、GPS、格洛纳斯和伽利略的工作频段。由于大多数圆极化天线的轴比带宽比阻抗带宽窄很多,使其实用性受到很大限制。本论文为该天线设计了一款宽带馈电网络来对双端口馈电,从而形成宽带圆极化特性。此天线阻抗带宽和圆极化带宽均34%。第五章设计了一款工作于5.6GHz的圆极化天线。通过利用小圆盘将贴片正上方辐射的电磁能量分散到四周,使天线波束宽度得到了有效展宽。此天线的半功率波束宽度达到了200°。第六章对本论文所研究的工作进行了总结,并且提出了下一步要进行的研究方向。
【关键词】：宽波束天线 圆极化天线 多模卫星导航系统 双频天线
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN821.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究的背景及意义10-11
• 1.2 宽波束圆极化天线研究现状11-15
• 1.3 本论文的工作内容及创新点15-17
• 第二章 微带天线及电磁波的相关理论17-24
• 2.1 微带天线原理17-19
• 2.1.1 微带天线的定义、种类及结构17-18
• 2.1.2 微带天线辐射的机理与分析方法18-19
• 2.1.3 微带天线的优缺点及应用19
• 2.2 微带天线的馈电方式19-21
• 2.2.1 同轴线馈电19-20
• 2.2.2 微带线馈电20
• 2.2.3 临近耦合馈电20-21
• 2.2.4 径耦合馈电21
• 2.3 电磁波的圆极化理论21-23
• 2.4 天线辐射圆极化波的方法23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 多模卫星导航系统天线的设计24-33
• 3.1 引言24
• 3.2 天线的结构设计24-26
• 3.3 天线的参数分析26-29
• 3.3.1 双频特性26-28
• 3.3.2 小型化特性28
• 3.3.3 宽波束特性28-29
• 3.4 仿真结果29-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 八木-微带天线的设计33-47
• 4.1 引言33
• 4.2 多馈点馈电影响轴比带宽的因素33-36
• 4.2.1 馈电点间的相位差对天线轴比的影响33-35
• 4.2.2 馈电点的频率偏移对天线轴比的影响35-36
• 4.3 馈电网络设计36-40
• 4.3.1 传统馈电网络设计36-37
• 4.3.2 宽带馈电网络设计37-40
• 4.4 天线的结构设计40-41
• 4.5 数据结果41-46
• 4.6 本章小结46-47
• 第五章 一种加有反射圆盘的宽波束天线47-52
• 5.1 天线的结构设计47
• 5.2 仿真结果47-51
• 5.3 本章小结51-52
• 第六章 总结与展望52-54
• 6.1 全文总结52
• 6.2 研究展望52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58
• 攻硕期间取得的研究成果58-59

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本文编号：316121