超宽带阵列天线技术研究
发布时间：2021-07-13 19:59
超宽带（UWB）技术因具有工作频带宽、传输速率快、定位精确等优点而被广泛地应用于超宽带无线通信、雷达探测等领域。定向天线具有通信距离远、抗干扰能力强等优点,适用于点对点通信、信号检测、基站通信等系统。超宽带定向天线综合了无线通信设备对于天线工作带宽和辐射方向性的要求,其重要性不言而喻。本文针对超宽带定向天线的增益特性、副瓣特性和方向性进行了研究,设计了在Ku频段实现高增益、低副瓣的平面天线阵。本文的主要研究内容包含以下几个方面:1.设计了一种超宽带谐振天线单元的结构,天线单元的相对带宽达到60.5%,天线单元采用印刷天线形式,既具有平面天线的结构优势,又具有更宽的带宽。2.研究了夹角反射器对天线带宽、波束宽度、增益的影响。给出了一种在线阵条件下实现垂直方向上窄半功率波束宽度的方案,详细分析了夹角反射器各参数对带宽、波束宽度和增益的影响,为以后设计此类天线提供一种参考。3.设计了超宽带馈电网络,超宽带馈电网络包含巴伦和功率分配器两部分。设计了微带线-平行板线的巴伦,利用T型结构设计了1分32的功率分配器。经功率分配器分配到每个天线单元的功率符合切比雪夫分布,从而实现了副瓣电平低的特性。功...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
销锥天线
极子阵列天线，（a）图为 16 元印刷偶极子阵列天线，偶极子臂分布在基板上下两个表面，利用椭圆形偶极子臂扩宽天线带宽，天线采用差分平衡式馈电线，接头处有非平衡到平衡转换巴伦[27]。该阵列天线在 3.1GHz~11GHz 的频率范围内 VSWR<2，同时在频率范围内具有良好的增益和方向性，尺寸为 140mm×130mm，该印刷偶极子阵列天线频带宽、尺寸小、辐射方向图良好，是一款性能优异的超宽带定向天线结构。（b）图为一种印刷全波极子（full-wave dipole; FWD）天线阵[28]，利用在偶极子臂中间添加缝隙的方法成功实现带宽的拓宽，该阵列天线有 4 个阵列单元，单元阵子为一个波长，阵子平均分布在介质的上下两个表面。该天线阻抗带宽达到67.8%，最大增益达到 14.51dBi，增益带宽达到 51.4%，并且具有良好的方向性。这两种结构都能达到很好的频带特性和方向性，但是都是采用等幅同相馈电方法。此外平面印刷 Yagi 和宽频带微带天线等平面结构也有很多频带性能优异的结构，如 2015 年电子科技大学吴江牛设计了一款平面印刷 Yagi 天线，在 3.8GHz 到10.3GHz 的频率范围内 VSWR < 2[29]。而在辐射表面和底板开缝的微带天线主要依靠引入多点谐振拓宽天线带宽。
阵列规模较小时边缘截断效应更加严西安电子科技大学的王军会对紧耦合有一个 4×4 的紧耦合阵列天线验证了阻性表面波，减小截断效应的影响[31]。紧耦合紧耦合阵列天线为平衡结构，而且输入阻现非平衡到平衡的转换又要实现阻抗匹紧凑，在很小的空间内设计出满足上述要外设计了一种环形混合电桥的巴伦，其结臂之间需要两根平行馈电线，加工实现的俊雅采用增设短路通孔的不平衡馈电方计。最终设计了一款 4×4×2 的阵列天线馈电难度大和焊接复杂的问题。紧耦合阵列天线结构有频带宽、易小效应影响较大、馈电结构复杂，巴伦不易紧耦合结构的阵列天线亟待解决的难题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型超宽带渐变槽线天线设计[J]. 宋跃,焦永昌,张福顺,王乃彪. 西安电子科技大学学报. 2009(06)
博士论文
[1]超宽带天线及其阵列的若干技术研究[D]. 王军会.西安电子科技大学 2015
[2]小型超宽带天线技术研究[D]. 吴江牛.电子科技大学 2015
[3]多频带/超宽带印刷天线及锥削缝隙阵列研究[D]. 宋跃.西安电子科技大学 2010
硕士论文
[1]宽带小型化阵列天线技术研究[D]. 杨俊雅.电子科技大学 2018
[2]超宽带巴伦小型化研究[D]. 杨咏明.哈尔滨工业大学 2012
[3]微带阵列天线互耦抑制技术的研究[D]. 江莉.电子科技大学 2008
本文编号：3282707
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
销锥天线
极子阵列天线，（a）图为 16 元印刷偶极子阵列天线，偶极子臂分布在基板上下两个表面，利用椭圆形偶极子臂扩宽天线带宽，天线采用差分平衡式馈电线，接头处有非平衡到平衡转换巴伦[27]。该阵列天线在 3.1GHz~11GHz 的频率范围内 VSWR<2，同时在频率范围内具有良好的增益和方向性，尺寸为 140mm×130mm，该印刷偶极子阵列天线频带宽、尺寸小、辐射方向图良好，是一款性能优异的超宽带定向天线结构。（b）图为一种印刷全波极子（full-wave dipole; FWD）天线阵[28]，利用在偶极子臂中间添加缝隙的方法成功实现带宽的拓宽，该阵列天线有 4 个阵列单元，单元阵子为一个波长，阵子平均分布在介质的上下两个表面。该天线阻抗带宽达到67.8%，最大增益达到 14.51dBi，增益带宽达到 51.4%，并且具有良好的方向性。这两种结构都能达到很好的频带特性和方向性，但是都是采用等幅同相馈电方法。此外平面印刷 Yagi 和宽频带微带天线等平面结构也有很多频带性能优异的结构，如 2015 年电子科技大学吴江牛设计了一款平面印刷 Yagi 天线，在 3.8GHz 到10.3GHz 的频率范围内 VSWR < 2[29]。而在辐射表面和底板开缝的微带天线主要依靠引入多点谐振拓宽天线带宽。
阵列规模较小时边缘截断效应更加严西安电子科技大学的王军会对紧耦合有一个 4×4 的紧耦合阵列天线验证了阻性表面波，减小截断效应的影响[31]。紧耦合紧耦合阵列天线为平衡结构，而且输入阻现非平衡到平衡的转换又要实现阻抗匹紧凑，在很小的空间内设计出满足上述要外设计了一种环形混合电桥的巴伦，其结臂之间需要两根平行馈电线，加工实现的俊雅采用增设短路通孔的不平衡馈电方计。最终设计了一款 4×4×2 的阵列天线馈电难度大和焊接复杂的问题。紧耦合阵列天线结构有频带宽、易小效应影响较大、馈电结构复杂，巴伦不易紧耦合结构的阵列天线亟待解决的难题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型超宽带渐变槽线天线设计[J]. 宋跃,焦永昌,张福顺,王乃彪. 西安电子科技大学学报. 2009(06)
博士论文
[1]超宽带天线及其阵列的若干技术研究[D]. 王军会.西安电子科技大学 2015
[2]小型超宽带天线技术研究[D]. 吴江牛.电子科技大学 2015
[3]多频带/超宽带印刷天线及锥削缝隙阵列研究[D]. 宋跃.西安电子科技大学 2010
硕士论文
[1]宽带小型化阵列天线技术研究[D]. 杨俊雅.电子科技大学 2018
[2]超宽带巴伦小型化研究[D]. 杨咏明.哈尔滨工业大学 2012
[3]微带阵列天线互耦抑制技术的研究[D]. 江莉.电子科技大学 2008
本文编号：3282707
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