导体上的双圆极化天线设计及散射特性计算

摘要

移动通信技术的飞速发展，对天线的性能提出了更高的要求。具有高增益、圆极化特性的天线越来越受到人们的关注，具有广泛的应用前景。同时，日趋复杂的电磁环境，使得研究散射体周围天线的辐射性能变得更加重要。高楼大厦、飞机舰船、卫星导弹等，都会对天线的辐射性能产生较大的影响。这些正是本文研究的出发点和动机。
　　本文首先设计了一种具有低轮廓、宽频带、高增益和双圆极化等特点的双端口电磁耦合振子天线，而后将其组成2×2天线阵列，以达到预期的增益和方向图形状。然后，基于几何绕射理论(GTD)，计算所设计的电磁耦合振子天线及其它常见天线在导体周围时的辐射特性。
　　本文的主要工作包括：首先设计了一单元天线模型。在2.15~2.65GHz范围内，S11和S22均小于-10dB，增益达到了8dB以上。半功率波束宽度内，左旋圆极化(LHCP)轴比基本小于3dB，右旋圆极化(RHCP)轴比小于2dB，圆极化特性良好。然后，组成2×2天线阵列，在2.0~2.4GHz范围内，天线阵列的S11和S22均小于-10dB，增益均在14dB左右，半功率波束宽度内的轴比在2dB左右。并且，对天线阵列进行加工、测试。测试结果与仿真结果基本一致。最后，把散射体等效成由圆台和圆柱组成的金属导体结构，计算天线或天线阵列在圆台顶部、圆台侧面和圆柱侧面时的方向图，并与精度较高的HFSS软件仿真结果作对比。结果表明，所用的GTD算法精度可靠，计算效率高。并且，本文所述GTD算法不仅适用于文中所用的双圆极化电磁耦合振子天线和微带矩形贴片天线，也适用于其它类型的天线。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 课题的提出

1.3 论文主要内容及研究方法

第二章 天线基本理论

2.1 天线的定义

2.2 天线的性能参数

2.3 天线的分类

2.4 天线阵列

2.5 几何绕射理论

2.6 本章小结

第三章 双圆极化天线单元及其阵列设计与测试验证

3.1 概述

3.2 双圆极化天线单元设计

3.3 双圆极化天线阵列设计

3.4 双圆极化天线阵列测试验证

3.5 天线参数对天线性能的影响

3.6 本章小结

第四章 导体上天线的散射特性计算

4.1 算法引入

4.2 利用GTD计算导体上天线的散射特性

4.3 算法验证

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 研究总结

5.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文或专利