超宽带低剖面全向天线及超宽带阵列天线的研究与设计

摘要

基于对超宽带通信的追求,通讯设备的超宽带化已经成为重要的发展趋势,在通信领域具有广阔的应用前景,超宽带天线也因此成为现阶段的研究热点. 本文主要研究天线及阵列的超宽带技术,并设计实现了两个超宽带低剖面全向天线和一个45°斜极化的超宽带阵列天线. 研究工作分两个部分:一、超宽带全向天线,设计了两个工作在VHF和UHF频段具有超宽带低剖面特性的全向天线.在单锥天线的基础上,通过采用金属顶加载、短路柱加载以及环缝加载等多种加载技术相结合的方法,设计了在2.3倍频工作带宽内VSWR≤3,剖面高度为0.05λL(λL为低频截止波长)的全向天线,其水平面方向图的不圆度小于3dB.所设计的另一个4倍频低剖面全向天线,采用匹配电路和电阻加载技术相结合的方法,实现了全频带内VSWR≤2.7,剖面高度仅为0.04λL.二、超宽带阵列天线,设计了一个45°斜极化的超宽带阵列天线.通过对Vivaldi阵列天线单元的优化设计,使得在满足阵列增益要求的前提下单元数最少,并依据整体设计要求选择合适的单元间距.对馈电网络进行了详细的研究和设计,设计了能满足超宽带阵列工作的馈电网络.采用反射板加金属腔体的方法,提高了天线的增益.实测结果验证了设计思想和方法的正确性.实现了在5倍频的工作带宽内电压驻波比小于3,增益大于10.5dBi,满足设计要求.

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