宽带与双频圆极化印刷天线设计

摘要

天线作为现代无线通信系统必不可少的重要组成部分，其性能的优劣会对整个通信系统性能有直接影响。快速发展的无线通信系统要求更快的传输速率、更大的信息容量，体现在天线部分则要求天线具有宽频带、多频段等特性，传统的窄带天线已经不堪重负。多种多样的应用场景、复杂的电磁波传输环境，使得天线需要具备更优良的性能，因此宽带天线和多频段天线成为研究者的热点课题。相比于线极化天线，圆极化天线在减少多径效应的影响方面有明显优势，并且对发射和接收天线之间的方向性要求不高，所以在现代无线通信系统中圆极化天线得到了广泛应用。
　　本文围绕宽带与双频圆极化印刷天线展开研究，设计了一款微带线馈电的具有变形地板的圆极化单极子天线，一款CPW馈电的宽带圆极化缝隙天线以及一款CPW馈电的双频圆极化缝隙天线，并对三款天线都进行了加工、测试。
　　首先，设计了一款具有变形地板的宽带圆极化单极子天线。采用三阶阻抗变换器实现阻抗匹配，有效地拓宽了阻抗带宽。连于地板的闪电结构是实现天线圆极化性能的关键。另外，位于地板上且靠近馈线的枝节能够进一步拓宽圆极化带宽。实测结果表明，天线的10-dB回波损耗带宽和3-dB轴比带宽分别为64.2％(2.65GHz,1.8-3.5GHz)和73.3%(3GHz,1.9-4.1GHz)，且天线2-dB轴比带宽为54.5%(2.75GHz,2.0-3.5GHz)，与仿真结果基本吻合。该天线圆极化特性良好，并具有宽带特性。
　　其次，设计了一款具有非对称地板的宽带圆极化缝隙天线。圆极化特性由非对称地板结构，辐射贴片，以及围绕在介质边缘的金属带共同实现。在矩形辐射贴片上进行切角、开缝隙并添加突出枝节，进一步拓宽了天线的圆极化带宽。实测结果表明，天线的10-dB回波损耗带宽和3-dB轴比带宽分别为80%(3GHz,1.8-4.2GHz)和68.8%(3.2GHz,2.1-4.3GHz)，该天线圆极化特性良好。
　　最后，设计了一款新型的共面波导(CPW)馈电的双频段圆极化缝隙天线。为了实现低频段圆极化辐射，采用了一个弧形贴片结构；为了实现高频段圆极化辐射，设计了一个L形枝节以及连于其上的弧形结构，从而实现了双频段圆极化波辐射。天线的尺寸为70×70×1.6mm3，该天线具有结构简单，低剖面，易加工和易安装等特点，能够很好实现双频圆极化辐射。并对天线进行了设计、加工与测试。实测结果表明，天线的低频段10-dB回波损耗带宽为6.3%(3.08-3.28 GHz)，3-dB轴比带宽为6.2%(3.1-3.3GHz)；高频段10-dB回波损耗带宽为22%(4.8-6.0GHz)，3-dB轴比带宽为29%(4.7-6.3GHz)。在两个频段内，天线都具有良好的圆极化特性。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状及发展趋势

1.3主要工作及内容安排

第二章 圆极化印刷天线的基本理论

2.1引言

2.2印刷天线的基本理论

2.3天线的圆极化技术

2.4本章小结

第三章 宽带圆极化印刷天线的实现

3.1引言

3.2一款具有变形地板的宽带圆极化印刷单极子天线设计

3.3一款具有非对称地板的宽带圆极化缝隙天线的设计

3.4本章小结

第四章 双频圆极化印刷天线的实现

4.1引言

4.2一种新型CPW馈电的双频圆极化缝隙天线

4.3本章小结

第五章 结束语

参考文献

致谢

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