双频圆极化及宽带双线极化介质谐振器天线研究

摘要

随着无线系统的快速发展，介质谐振器天线（Dielectric Resonator Antenna,DRA）由于其频带宽、损耗低、效率高等优点，受到了越来越多的关注。圆极化天线和双极化天线在卫星通信、导航等领域具有广泛的应用，所以本文主要对双频圆极化介质谐振器天线和宽带双线极化介质谐振器天线进行了研究，取得的主要研究成果如下：
　　1.对双频圆极化介质谐振器天线进行了研究，设计了一种新颖的单馈电双频圆极化介质谐振器天线。该天线采用矩形缝隙耦合馈电，激励起HE111和HE11δ（2<δ<3）模式，从而实现了双频工作。通过对圆柱形介质谐振器开槽，产生了两组正交模，从而获得了双频圆极化特性。为了进一步拓宽天线的阻抗和轴比带宽，在地板上引入了一对相同的圆弧缝隙。利用圆弧缝隙与介质谐振器天线的双谐振工作，使天线在低频段实现了宽带圆极化特性。仿真结果表明，该天线在两个频段的阻抗带宽（|S11|<-10dB）分别为26.25％（4.5-5.88GHz）和11.17％（8.54-9.55GHz），3-dB轴比带宽分别为15.8％（4.78-5.6GHz）和5.02％（8.94-9.4GHz）。最后，对该天线进行了实物制作和测量，实测结果和仿真结果基本吻合。
　　2.对宽带双线极化介质谐振器天线进行了研究。首先，设计了一种探针-缝隙耦合混合激励的宽带双线极化介质谐振器天线。通过引入空气层来降低谐振器的Q值，从而拓宽天线的阻抗带宽。采用探针和缝隙耦合混合馈电的机制，实现了双线极化工作。仿真结果表明，该天线两个端口的阻抗带宽分别为50.84％（4.24-7.13GHz）和41.75％（4.7-7.18GHz），在重叠频带内的端口隔离度大于25dB。接着，又设计了一种倒L型探针激励的宽带双线极化介质谐振器天线。在谐振器与地板之间引入了一层低介电常数（ε2=2.2）的介质层，有效地降低了Q值，实现了宽频带特性。通过将两对矩形介质谐振器正交排布，每对谐振器由一个T型功分器馈电，从而使天线实现双极化和高增益。仿真结果表明，该天线两个端口的阻抗带宽分别为58.43％（4.47-8.16GHz）和52.47％（4.78-8.18GHz），在频带内的端口隔离度基本大于20dB。最后，对第二个天线进行了实物制作和测量，实验结果和仿真结果基本吻合。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 介质谐振器天线的研究现状

1.3 论文的主要内容和工作安排

第二章 介质谐振器天线理论基础

2.1 引言

2.2 介质谐振器的基本参数

2.3 矩形介质谐振器天线的理论分析

2.4 圆柱形介质谐振器天线的理论分析

2.5 小结

第三章 双频圆极化介质谐振器天线研究

3.1 引言

3.2 天线结构

3.3 天线参数分析与讨论

3.4 天线的仿真与实测结果

3.5 小结

第四章 宽带双线极化介质谐振器天线研究

4.1 引言

4.2 探针-缝隙耦合混合激励的宽带双线极化DRA研究

4.3 倒L型探针激励的宽带双线极化DRA研究

4.4 小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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