基于方形环的多频点宽波束圆极化天线研究

摘要

天线是无线通信系统中必不可少的组成部分。随着无线通信技术的发展，对天线提出了多频点、圆极化、宽波束等要求。本文在对方形环天线分析的基础上，提出了可兼有多频点、宽波束以及圆极化辐射特征的方形环天线的设计方案。
　　本文主要分为五章。在第一章中分别介绍了圆极化环形天线、多频点环形天线、宽波束环形天线的研究现状。
　　第二章基于方形环上行波电流可以实现圆极化辐射的原理，分别利用环上开缝和加载开路枝节方法实现了环上的电流行波分布，进而实现圆极化辐射。对比发现，开路枝节加载圆极化方形环天线具有更小的尺寸、更低的高度以及更好的圆极化性能。
　　第三章中基于圆极化方形环天线，利用层叠方法，将工作频率逐渐升高的四个圆极化方形环天线由上至下排列;提出了“η”形探针耦合馈电结构对具有较大频率比值的多频点天线进行匹配，实现了在四个工作频点处均具有良好匹配的四频点圆极化方形环天线。并且对所设计的天线进行了加工和测试，实测结果与仿真结果基本吻合。
　　第四章中利用了口径约束方法，通过在方形环四周加载接地金属壁，在保证轴比的前提下，展宽了方形环的辐射波束，获得了单频点宽波束圆极化方形环天线。
　　第五章中将加载开路枝节、分层层叠以及引入金属壁的三种方法同时应用于方形环天线，实现了四频点宽波束圆极化方形环天线。天线具有良好匹配的同时，还具有宽波束以及圆极化特性。最后，对设计的四频点宽波束圆极化方形环天线进行了加工和测试，除轴比外，测试结果和仿真结果基本吻合。实测轴比与仿真轴比有所区别的原因是:在天线加工样品中，方形环上方覆盖有介电常数约为1.2的塑料泡沫板。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状和发展趋势

1．2．1 圆极化环形天线研究现状

1．2．2 多频点环形天线研究现状

1．2．3 宽波束环形天线研究现状

1．3 本文研究内容和结构

1．3．1 研究内容

1．3．2 论文结构

第2章 环形天线实现圆极化的研究

2．1 环形天线的基本工作原理

2．2 天线圆极化的基本概述

2．3 环形天线实现圆极化辐射的研究

2．3．1 环形天线实现圆极化辐射的基本原理

2．3．2 环形天线实现圆极化辐射的方法

2．4 单频点圆极化方形环天线的设计

2．4．1 加载电抗元件实现圆极化方形环天线的分析

2．4．2 加载两个开路枝节的方形环圆极化天线

2．5 本章小节

第3章 多频点圆极化方形环天线的研究

3．1 双频点圆极化方形环天线

3．2 四频点圆极化方形环天线的设计和测试

3．2．1 天线设计

3．2．2 加工和测试

3．3 本章小节

第4章 单频点宽波束圆极化方形环天线的研究

4．1 天线波束宽度以及口径约束方法

4．2 口径约束展宽普通方形环天线波束宽度的研究

4．3 加载接地金属壁对方形环天线圆极化性能的影响

4．4 单频点宽波束圆极化方形环天线的设计

4．5 本章小节

第5章 多频点宽波束圆极化方形环天线的设计

5．1 双频点宽波束圆极化方形环天线设计实例

5．2 四频点宽波束圆极化方形环天线的设计

5．3 加工和测试

5．4 本章小节

第6章 总结和展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果