射频仿真目标阵列宽带天线研究与设计

摘要

随着射频仿真技术的快速进步，仿真系统目标阵列中天线也正朝着小型化、宽带化、功能多样化的方向发展，因此，适用于射频仿真系统的小型化宽带天线的研究具有重大意义。根据射频仿真系统对天线的指标需求，本文分别对宽带圆极化平面Archimedes螺旋天线、宽带双极化喇叭天线进行了研究与设计。
　　本文主要工作内容与所涉及的创新点主要包括以下几个方面：
　　1．研究和设计了一款工作于0.4~3GHz的平面Archimedes螺旋天线。该天线将臂宽与臂间距相等的双臂Archimedes螺旋线作为辐射单元，具有自补特性，能够实现宽带内的阻抗匹配；采用渐变微带巴伦对辐射单元进行馈电，并针对其纵向尺寸较大的缺点进行了小型化改进，将直线型微带巴伦改进为弯折的曲线型微带巴伦；同时，为使得天线能够单向辐射，设计了反射背腔。仿真结果表明，在0.4~3GHz频带内，驻波比均低于2，辐射方向图没有波瓣分裂，且带内增益平稳。最后对小型化馈电结构的螺旋天线进行了实物制作和测试，测试结果与仿真结果基本吻合。
　　2．研究和设计了一款工作于0.4~2GHz的宽带双极化圆喇叭天线。采用四脊波导双馈电来实现圆喇叭天线的宽带化和双极化特性，并针对此频段内天线尺寸过大的缺点进行了相应的改进，保持喇叭段及脊片结构大小形状不变，将天线按照所要求的尺寸截断，并在截面脊片上进行圆弧加载，从而在保证设计指标的前提下实现了天线的小型化。仿真结果表明，在0.4~2GHz频带内，天线两个端口驻波比均低于3，端口隔离度大于30dB，辐射方向图没有波瓣分裂，具有良好的辐射特性。然后根据最终模型对0.4~2GHz小型化双极化喇叭天线进行了实物制作和测试，测试结果与仿真结果吻合良好。
　　3．研究和设计了一款工作于20~50GHz的宽带双极化圆喇叭天线。与第二款天线类似，同样采用四脊波导双馈电来实现天线的宽带化和双极化，并针对天线增益低于设计指标的不足对天线进行改进，保持脊片结构尺寸不变仅增加喇叭段长度。仿真结果表明，在20~50GHz频带内，两个端口驻波比均低于2.5，端口隔离度大于20dB，并且除了少数频点增益大于18dBi之外，带内其他频点增益均大于20dBi，且辐射方向图没有波瓣分裂。最后按照天线尺寸对改进后的双极化喇叭天线进行了实物制作和测试，测试结果达到技术指标要求。

目录

声明

缩略词

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究工作与内容安排

第二章 宽带天线理论

2.1 宽带技术简介

2.2 Archimedes螺旋天线理论

2.3 双极化喇叭天线理论

2.4 本章小结

第三章 宽带平面Archimedes螺旋天线研究与设计

3.1 平面Archimedes辐射单元

3.2 馈电巴伦设计

3.3 反射腔设计

3.4 天线整体仿真及测试

3.5 本章小结

第四章 宽带双极化喇叭天线研究与设计

4.1 0.4~2GHz宽带双极化喇叭天线设计

4.2 0.4~2GHz宽带双极化喇叭天线小型化设计

4.3 20~50GHz宽带双极化喇叭天线设计

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 今后工作展望

参考文献

致谢