低剖面圆极化天线与双频圆极化天线设计与实现

摘要

基于人工磁导体(Artificial Magnetic Conductor，AMC)的圆极化天线利用人工磁导体的同相反射特性来降低圆极化天线的剖面，在近年来受到了人们广泛的关注。同时，印刷单极子(Printed Monopole)通常作为一种实现双频圆极化天线的天线类型，具有结构简单、易于加工、低成本等优点，使其也成为圆极化天线领域的研究热点。因此，基于这些热点，本文主要研究圆极化天线的低剖面、双频等特性的设计和实现方法。
　　针对天线的低剖面设计，本文提出了一种基于AMC的平行对称偶极子圆极化天线。该天线由辐射单元、AMC单元及馈电单元构成，并对比PEC与AMC作为天线的反射板时天线性能。实验结果表明，当加载AMC时天线高度可以降低到0.066λ0;同时，该天线轴比小于3dB的带宽为150MHz(2.34-2.49GHz)，且在该带宽内天线的反射参数(S11)均小于-10dB。针对天线的多频设计，本文设计并制作了一款可以同时覆盖5.2/5.8GHz-WLAN、2.5/3.4GHz-WiMAX及5.5GHz-WiFi频段的双频圆极化单极子天线。该天线利用微带线馈电，其组成部分L、E型单极子产生低频圆极化辐射，且不对称八木部分产生高频圆极化辐射，从而实现双频圆极化特性。实测表明，该天线S11小于-10dB的带宽分别为1.75GHz(2.50-4.25GHz)和1.51GHz(4.39-5.90GHz)，轴比小于3dB的带宽分别为1.08GHz(2.41-3.49GHz)和0.69GHz(5.02-5.71GHz)，带宽内的平均增益达到2.5dBi。以上两款天线增益稳定，且均具有较好的圆极化辐射特性。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景及选题意义

1．2低剖面圆极化天线研究现状

1．3双频圆极化天线研究现状

1．3．1圆极化天线的研究背景与现状

1．3．2双频段印刷天线的研究背景与现状

1．4论文主要工作及内容安排

第2章AMC结构和圆极化天线相关理论

2．1 AMC结构相关理论

2．1．1零反射相位带隙形成机理

2．1．2 AMC结构带宽定义

2．1．3 AMC结构的仿真方法

2．2天线的性能指标

2．2．1输入阻抗

2．2．2回波损耗与反射系数

2．2．3电压驻波比

2．2．4辐射方向图

2．2．5方向系数

2．2．6天线辐射效率与增益

2．2．7天线的极化

2．3印刷天线的圆极化技术

2．3．2圆极化的实现方法

2．3本章小结

3．1引言

3．2 AMC圆极化天线结构各单元设计

3．2．1平行对称偶极子圆极化天线设计原理

3．2．2 Wilkinson功分器单元的设计

3．2．3 AMC单元设计和参数分析

3．3加载AMC反射板圆极化天线设计

3．3．1天线结构

3．3．1参数仿真分析

3．3．2天线实物性能测试

3．4本章小结

第4章双频圆极化印刷天线的设计

4．1引言

4．2天线的分析与设计

4．2．1天线结构

4．2．2圆极化天线工作原理

4．2．3参数仿真分析

4．2．4天线实物性能测试

4．3本章小结

第5章总结与展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢