天线小型化设计及新型微带天线阵的研究

摘要

在高速运动的载体上,如导弹、航空航天飞行器等,需要天线适应空气动力学的要求,实现小型化、低轮廓、与载体共形等特点。在这种背景下,天线的小型化就成为天线研究领域的一个重要课题。
　　微带天线由于体积小、重量轻、低剖面、易于与有源器件及电路集成等诸多优点,广泛应用在导弹制导、雷达、卫星通信等方面。
　　本文研究了左手材料在天线小型化设计中的理论和应用,利用周期加载串联电容和并联电感的左右手传输线结构设计了四元小型平面偶极子天线,它具有随着频率降低波长也会减小的独特性质,对天线进行了仿真和测试,短偶极子天线工作于n=-1(484 MHz),|S11|<-10 dB相对带宽是2％,在自由空间的长度是0.19波长,仿真增益为2.2 dBi。对多元左手偶极子也进行了研究,并将左手偶极子组成阵列,用复合左右手传输线加载T型功分器,使功分器缩小一半尺寸。同时对复合左右手传输线结构的行波天线也进行设计和理论分析。
　　用口径耦合短路贴片天线和加反射板的平面单极天线作为单元天线,设计工作于2.4GHz ISM频段的四单元微带天线,分别满足高增益、小型化,定向辐射和宽频带的要求。
　　在对阵列天线辐射特性研究的基础上,利用微带边馈贴片作为单元天线进行组阵,天线的馈电网络分别采用并馈方式,串并混合形馈电方式,贴片单元排列方式采用线形阵列,方形阵列。分别对十六元微带边馈贴片阵、新型±45双线极化微带贴片天线阵、双极化微带四元线阵天线进行仿真和设计,仿真结果表明:微带天线阵都具有较好的回波损耗,天线谐振在8 GHz附近。
　　设计了5.8 GHz串联馈电双极化微带八元线阵天线,满足卫星通信系统对天线的要求。

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第一章 绪论

§1.1引言

§1.2天线小型化技术简介

§1.3微带阵列天线技术研究现状

§1.4论文的内容安排及主要工作

第二章 基于电磁超介质（左手材料）的电小天线理论

§2.1电磁超介质（metamaterials）简介

§2.2 左手材料的研究进展及基本理论

§2.3 左手材料的构造

§2.4 电小天线基本理论

§2.5 左手材料覆盖的电小天线理论研究

§2.6 本章小结

第三章 基于复合左右手传输线的天线小型化研究

§3.1 左手传输线理论

§3.2 CRLH传输线的LC网络实现

§3.3左手加载的偶极子天线

§3.4左手四单元偶极子的直线阵列

§3.4 左手集总加载的一分四馈电网络

§3.5基于CRLH传输线的行波天线理论和设计

§3.6 本章小结

第四章 2.4 GHz新型微带天线阵的设计和研究

§4.1口径耦合短路微带阵理论分析和设计

§4.2加反射板宽频带四单元平面单极天线阵

§4.3 本章小结

第五章 X波段微带天线阵的设计和研究

§5.1微带天线工作原理和设计基础

§5.2 8 GHz边馈微带贴片天线阵设计

§5.3 新型?45双线极化微带贴片天线阵

§5.4双线极化微带贴片天线阵的分析与设计

§5.6 本章小结

第六章 5.8 GHz八单元双极化微带天线阵的设计

§6.1 5.8 GHz单元双极化微带天线的设计

§6.2 5.8 GHz串馈双极化微带天线阵的设计

§6.3本章小结

第七章 总结和展望

参考文献

作者在研期间的科研成果

致谢