L波段弹载小型化圆极化天线及宽带圆极化天线研究

摘要

论文结合特定的科研项目展开选题，主要对L波段弹载小型化圆极化天线和宽带圆极化天线展开研究。论文首先介绍了所涉及天线的概念、应用、国内外研究现状、背景及意义，然后对本文的研究内容加以介绍，最后给出了本文的研究成果和值得进一步研究的内容。本文主要的研究工作分为两部分：第一部分研制了安装在弹体尾部的弹载小型化圆极化天线，实现了小型化、圆极化的指标要求；第二部分研制了宽带圆极化天线，其工作频带覆盖了GNSS系统的大部分波段，并在宽频带内实现了良好的圆极化性能。本文研究工作的主要内容可概述为： （1）L波段弹载小型化圆极化天线研制 通过分析特定弹载天线的工程指标要求，指出了实现弹载天线小型化、圆极化的技术难点，然后给出了相应的天线设计方案。天线采用高介电常数的介质基板和盖板，同时在辐射贴片上加载缝隙以延长电流路径，达到了缩小天线尺寸的目的；基于带线不等分馈电网络，降低了弹体平台对天线辐射性能的影响，以实现天线圆极化辐射性能。利用仿真软件ANSOFT HFSS对天线模型进行仿真优化，在此基础上加工了天线实验样机。天线的仿真结果和测试结果吻合良好，天线实验样机的整体尺寸仅为24.5×24.5×9.5mm3，天线的最大长度小于0.1λ0（λ0是天线工作频带的中心频率对应的自由空间波长）。在天线工作频带范围内，天线实现右旋圆极化（RHCP）辐射性能，电压驻波系数VSWR≤2.0，轴比AR≤6.4dB，在±20°波束范围内增益Gain≥-6.9dB。测试结果表明天线实验样机的所有电参数基本满足指标要求。 （2）宽带圆极化天线研制 该部分提出了一种新型的宽带圆极化方环形微带天线。通过分析天线的指标要求，指出了天线实现宽带圆极化的技术难点，然后给出了相应的天线设计方案。天线的辐射贴片由方环形贴片和4个旋转对称的短路“L型”贴片组成，在不同的频率下，辐射贴片的工作区域不同，以此来展宽天线的工作带宽。馈电方式采用宽带移相馈电网络和耦合馈电相结合，进一步拓宽了天线的阻抗带宽，同时实现天线圆极化辐射性能。利用仿真软件ANSOFT HFSS对天线模型进行仿真优化，在此基础上加工了天线实验样机。天线的仿真结果和测试结果吻合良好，天线实验样机的整体尺寸为160×160×31mm3。在天线工作频带范围内，具有较好的阻抗特性和良好的圆极化辐射性能，天线最大辐射方向处的增益Gain≥5.7dB。

目录

第一个书签之前