小型化平面超宽带对数周期折叠振子天线设计

摘要

随着科技的进步，无线电应用频段不断地扩展，超宽带系统因为其具有传输速率高、空间容量大以及电磁兼容性好等优势成为了近期应用的一个热点。超宽带天线广泛应用于通信，雷达，电子对抗及电磁兼容测试等领域，是超宽带系统中十分重要的组成部分。在很多应用领域中需要超宽带系统便于移动、安装以及有效减小系统整体的雷达散射截面面积，因而小型化和平面化就成为了超宽带天线发展的重要趋势之一。
　　本文研究超宽带天线小型化的方法，并在2000mm×1000mm×3mm的介质基板上设计加工和测试工作频率为20MHz～3GHz的小型化准对数周期折叠振子平面超宽带天线。本文的主要工作如下:
　　1.根据仿真分析与天线实物加工测试结果，对比了多种结构的偶极子天线，发现了多次折叠的振子可以更有效的降低天线的工作频率，将折叠振子作为对数周期天线的低频辐射单元，以解决超宽带对数周期振子天线小型化的关键技术难题。
　　2.提出了准对数周期天线的技术方案，改变对数周期天线低频辐射振子单元的间距比例因子，进一步减小了超宽带对数周期天线的尺寸。设计加工了工作频率为50MHz～2.5GHz的准对数周期折叠振子天线，实际测量结果不仅说明折叠振子可以作为对数周期偶极子天线低频部分的单元，并且改变低频部分振子单元间距比例因子后，天线仍然能够较好的匹配。
　　3.提出了一种高效的加工调试方法，解决了多次折叠振子的几何长度与等效半波长不相等的问题。在2000mm×1000mm×3mm的介质基板上设计制作了工作频率为20MHz～3GHz的准对数周期折叠振子平面天线，带宽达到了150倍频程，天线最大尺寸仅为最低频率所对应波长的13.3％，有效的实现了超宽带天线的小型化。
　　本文的工作将为超宽带天线的小型化提供新的设计思路。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 对数周期偶极子天线的研究现状

1．3 本论文主要工作及结构

第二章 论文工作有关的理论和技术

2．1 天线的一般理论

2．1．1 天线的输入阻抗和带宽

2．1．2 天线的辐射效率和匹配网络效率

2．1．3 天线辐射的方向性图和辐射强度

2．1．4 天线的方向性与增益

2．1．5 天线的品质因数

2．1．6 天线的极化与耦合

2．2 超宽带天线

2．2．1 超宽带天线技术

2．2．2 超宽带天线的分类

2．2．3 超宽带天线的结构与扩展带宽的方法

2．2．4 超宽带天线的性能参数

2．3 对数周期偶极子天线

2．4 超宽带天线的分析方法及仿真工具

2．4．1 常用的数值计算方法

2．4．3 天线的仿真工具

第三章 对数周期天线的小型化

3．1 偶极子天线与偶极子天线的小型化

3．1．1 典型结构的偶极子天线

3．1．2 不同结构的偶极子天线

3．2 650MHz~2．5GHz对数周期偶极子天线

3．2．1 天线的结构

3．2．2 天线的仿真

3．2．3 天线的实物测试及讨论

3．3 50MHz~2．5GHz对数周期折叠振子天线

3．3．1 对数周期折叠振子天线的结构

3．3．2 对数周期折叠振子天线的仿真

3．3．3 天线的加工与测试

3．4 本章小结

第四章 准对数周期折叠振子天线

4．1 结构更紧凑的折叠振子单元

4．2 20MHz~3GHz准对数周期折叠振子天线

4．3 改进的20MHz~3GHz准对数周期折叠振子天线

第五章 总结与展望

5．1 研究工作总结

5．2 进一步研究的展望

参考文献

致谢

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