时域近场测量中超宽带天线的应用及优化

摘要

随着科学技术的不断进步，雷达和通信技术正迅速向宽频带趋势发展，这也对相应的天线测量技术提出了更高的要求。天线的时域近场测量技术可以通过一次近场扫描测试得到天线在所需测试频谱范围的性能，效率高且测量仪器价格低廉，能够有效降低测试系统的建设成本。探头作为时域近场测量系统的重要组成部分，其自身结构、特性等也对测试结果的准确度起到了关键性作用。为了提高近场测量结果的准确度，要求探头具有带宽宽，剖面低，远场辐射方向图具有较低的交叉极化，半空间覆盖接近全向、后瓣电平低，方向图稳定等特点。
　　本文结合工作实际，针对探头天线宽频带的要求，重点研究了平面印刷缝隙单极天线和直线渐变槽线天线两种缝隙天线在时域近场测量系统探头天线上的运用。该两种缝隙天线具有可用频带宽、结构简单、剖面低、尺寸小、易加工等优点。首先，本文通过对平面印刷缝隙单极天线的缝隙结构和馈源结构进行改进研究，来探索其作为时域近场测量探头的可行性。经过仿真分析，最终使天线的阻抗带宽达到了3.08～11.18GHz，在频率变化范围不大时，天线辐射方向图基本稳定且在半空间覆盖接近全向天线。其次，通过对直线渐变槽线天线参数的分析，采用增加反射板减小后向辐射的方法，探索其作为探头天线的可行性。经过仿真分析发现，该天线在0～10.3GHz的频带范围内，其反射系数S11小于-10dB，辐射图稳定，后向辐射小，在半空间增益大致相同且半空间覆盖接近全向天线。通过上述的工作，论文中得出了两种类型的天线探头。该两种类型的缝隙天线辐射方向图稳定，可用频带宽，在半空间覆盖接近全向，能够达到目标要求，非常适合用来作为探头天线使用。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状及趋势

1．3 研究内容及安排

1．3．1 本文主要研究内容

1．3．2 论文内容安排

2 天线基本概念

2．1 天线理论基础

2．1．1 天线的定义和分类

2．1．2 天线的场区

2．1．3 天线的方向特性及方向图

2．1．4 天线的方向系数与增益系数

2．1．5 天线带宽

2．2 宽带天线的基本概念及基本原理

2．2．1 宽带天线定义

2．2．2 超宽带天线的分类

2．2．3 展宽天线带宽的一般方法

2．3 互补结构与巴贝涅原理

2．3．1 互补结构

2．3．2 巴贝涅原理

2．4 仿真软件介绍

2．5 本章小结

3 共面波导馈电的平面缝隙单极天线

3．1 印刷平面缝隙天线

3．2 共面波导分析与设计

3．3 缝隙结构改进

3．4 馈源结构改进

3．4．1 不同馈源结构分析比较

3．4．2 改进1阶结构

3．4．3 改进2阶-1结构

3．4．4 改进2阶-2结构

3．4．5 改进3阶结构

3．5 改进3阶平面印刷缝隙天线

3．6 本章小结

4 直线渐变槽线天线(LTSA)

4．1 渐变槽线天线概述

4．2 渐变槽线天线辐射机理

4．3 直线渐变槽线天线设计分析

4．3．1 馈电部分设计

4．3．2 辐射部分设计

4．3．3 整体设计及仿真

4．4 参数分析

4．4．1 改变天线槽线长度lr

4．4．2 改变金属板宽度wt

4．4．3 改变介质板厚度h

4．4．4 改变槽线出口宽度wr

4．5 加反射板的适用于探头的槽天线

4．5．1 加反射板的槽天线参数分析

4．5．2 加反射板的槽天线与原天线对比

4．5．3 参数最优的加反射板的槽天线

4．6 本章小结

5 结论与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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