论文部分内容阅读
低剖面垂直极化端射天线在机载、车载、弹载和雷达系统中具有广阔的应用前景。随着现代集成电路技术的成熟,无线通信、雷达等系统朝着小型化、紧凑化发展,因此,天线的小型化也成为了必然趋势,尤其是在国防、军事领域,如北斗导航系统、隐身战机等一系列高新装备无一不对天线的小型化、紧凑化提出了更高的指标要求。目前,在保证天线低剖面共形的前提下,实现垂直极化端射天线的小型化设计仍是极具挑战性的研究课题。基于这一背景,本文对垂直极化端射天线在降低天线剖面和减小天线尺寸两个方面进行了深入的研究,并在此基础上扩展了天线在柔性和可重构两方面的性能,使天线更加智能化。本文设计了两款小型化低剖面垂直极化端射天线:
1.提出了一款具有柔性共形特性的小型化低剖面垂直极化端射天线。该天线采用近场寄生耦合技术、交指结构及刻蚀C字形槽逐步实现天线的小型化设计,并基于八木天线原理实现天线的端射辐射。最终在天线电尺寸参数ka仅为0.82,剖面高度仅为0.035λL(λL为工作频段内最低工作频率对应的自由空间波长)的情况下,实现了天线良好的端射辐射,且天线具有很高的辐射效率(>96%)。此外,当该天线安装在不同半径的金属圆筒上时,天线呈现出稳定的辐射性能。一个围绕半径仅为50mm的导体圆筒安装的6单元天线阵列被仿真、制作及测试,测试结果表明,该天线的阻抗带宽为8.2%,可实现峰值增益为6.4dBi,天线在H面的半功率波束宽度大于60°,该阵列具有动态覆盖圆筒四周整个前向方向的波束扫描能力。
2.提出了一款具有方向图可重构特性的小型化低剖面垂直极化端射天线。该天线由三个完全相同的顶端加载的折叠单极子和一个结构简单的可重构馈电结构组成。该天线仅使用三个PIN开关二极管就可实现三个动态可调的端射状态,每个状态下H面的半功率波束宽度均超过120°,因此,通过动态调节三个状态可实现覆盖整个水平面的波束扫描。天线剖面高度和横向尺寸分别仅为0.048λ0和0.1λ02,测试和仿真结果表明,在三个可重构状态下,天线具有~11%的分数阻抗带宽和~6.6dBi的可实现峰值增益。该类可重构天线在空间受限的基站及紧凑的智能交通系统中具有广泛的应用潜力。
1.提出了一款具有柔性共形特性的小型化低剖面垂直极化端射天线。该天线采用近场寄生耦合技术、交指结构及刻蚀C字形槽逐步实现天线的小型化设计,并基于八木天线原理实现天线的端射辐射。最终在天线电尺寸参数ka仅为0.82,剖面高度仅为0.035λL(λL为工作频段内最低工作频率对应的自由空间波长)的情况下,实现了天线良好的端射辐射,且天线具有很高的辐射效率(>96%)。此外,当该天线安装在不同半径的金属圆筒上时,天线呈现出稳定的辐射性能。一个围绕半径仅为50mm的导体圆筒安装的6单元天线阵列被仿真、制作及测试,测试结果表明,该天线的阻抗带宽为8.2%,可实现峰值增益为6.4dBi,天线在H面的半功率波束宽度大于60°,该阵列具有动态覆盖圆筒四周整个前向方向的波束扫描能力。
2.提出了一款具有方向图可重构特性的小型化低剖面垂直极化端射天线。该天线由三个完全相同的顶端加载的折叠单极子和一个结构简单的可重构馈电结构组成。该天线仅使用三个PIN开关二极管就可实现三个动态可调的端射状态,每个状态下H面的半功率波束宽度均超过120°,因此,通过动态调节三个状态可实现覆盖整个水平面的波束扫描。天线剖面高度和横向尺寸分别仅为0.048λ0和0.1λ02,测试和仿真结果表明,在三个可重构状态下,天线具有~11%的分数阻抗带宽和~6.6dBi的可实现峰值增益。该类可重构天线在空间受限的基站及紧凑的智能交通系统中具有广泛的应用潜力。