超宽带小型化全向天线的研究

摘要

近几年随着宽带无线系统技术的飞速发展，宽带系统中的宽频带天线成为专家学者研究的对象。宽带小型化天线能满足人与人之间的大信息容量的传输需求，减小载体上天线数目，实现设备的小型化。本文的主要工作是研究设计了三款全向天线，对新型的宽带垂直极化、水平极化全向天线单元及其阵列天线进行了仿真验证分析。
　　基于宽带全向垂直极化的单锥天线，提出了一种短路加载的垂直极化全向天线单元及其阵列。天线通过加载圆筒、短路柱及短路圆片提高天线的阻抗带宽，同时，降低天线的剖面高度。详细分析了不同加载情况对天线性能的影响。实验结果表明天线的回波损耗带宽及方向图带宽分别为100％和86%，水平面方向图不圆度小于3dB。在天线单元的基础上，设计了高增益的四元垂直极化全向天线阵列，同时设计了一款一分四宽带馈电网络。
　　提出了两款宽带水平极化全向天线。天线包括弧形阵子、耦合阵子及一个宽带馈电网络，阵子及寄生枝节形成水平电流环实现水平极化全向辐射。仿真优化得到两款天线的回波损耗带宽分别为47%和53%，水平面方向图不圆度分别小于1.5dB和1.7dB。在第一款天线单元的基础上设计了一款四元天线阵列，实现天线的高增益。为了对阵列进行馈电设计了一款宽带功分器。
　　提出了一款应用于宽带通信系统中的小型化平衡巴伦，该巴伦兼有功分器和移相器的特性，通过一个不平衡端口的短路分支线经过地板缝隙将能量耦合到两个平衡输出端口，实现能量的等分和相位的反相。巴伦在工作频带为1GHz~3.3GHz的范围内回波损耗大于10dB，其平衡端口输出的幅度之差为?0.1dB，相位差为?180??5，巴伦大小为0.1?*0.1?，达到了巴伦小型化的目的。
　　通过对不同形式的全向天线进行仿真分析，对不同极化的全向天线设计方法和辐射机理深入了解，也为全向天线的广泛应用提供技术基础。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 宽带天线的发展现状及实现方法

1.3 论文主要工作及内容安排

第二章 天线基本理论及阵列综合方法

2.1 天线的基本理论

2.2 天线阵列综合理论

第三章 宽带垂直极化全向天线设计

3.1 双锥天线基本理论

3.2 单锥天线的仿真设计

3.3 四单元垂直极化全向天线阵列

3.4 阵列馈电网络的设计

3.5 本章小结

第四章 水平极化全向天线的设计

4.1 常见水平极化全向天线

4.2 偶极子阵列天线

4.3 小型化全向天线的设计

4.4 宽带功分器的设计

4.5 本章小结

第五章 宽带巴伦的设计

5.1 宽带巴伦理论

5.2 巴伦设计与分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

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