特定用途通信與導航天線的研究.pdf

1、論文結合科研項目進行選題研究，文中研究了共形通信天線和導航天線以及多頻/多極化通信天線的設計問題。
　　論文的研究工作包含以下四個部分：第一部分為穿戴式馬甲共形通信天線的設計與研制；第二部分內容為手持終端一體化導航天線的方案設計；第三部分內容為寬頻帶高相位中心穩(wěn)定度導航天線的設計與研制；第四部分研究了多頻/多極化通信天線，包括高隔離度雙頻正交極化天線、極化可重構天線以及三頻全向圓極化天線。文中的具體研究內容為：
　　1.穿戴

2、式馬甲共形通信天線的研究。根據(jù)技術指標要求，采用 Ansoft HFSS軟件仿真設計了穿戴式馬甲共形通信天線，在仿真設計的基礎上，研制了天線工程樣機。測試結果表明，天線樣機與服裝完全共形，其重量輕只有0.45kg，工作頻帶內的電壓駐波比小于1.7，增益為6dB，方位面方向圖為圓形（不圓度≤5dB），俯仰面方向圖近似為“∞”形，而且前向波束寬度窄、后向波束寬度寬，所有指標滿足設計要求，達到了設計的目的。
　　2.針對手持終端一體化導

3、航天線的設計需求，給出了三天線方案和五天線方案兩種方案并進行了對比，對比結果表明，三天線方案的電壓駐波比和增益滿足指標要求，但是其隔離度約為10dB不滿足隔離度≥15dB的指標要求，3dB波束寬度≥72°不滿足指標要求，3dB波束寬度內的軸比≤8.4dB不滿足指標要求；五天線方案的電壓駐波比、增益和隔離度滿足指標要求，但是其3dB波束寬度≥81°不滿足指標≥120°的要求，3dB波束寬度內的軸比≤10.5dB不滿足指標≤5dB的要求。因

4、此，選用五天線方案進行下一步的優(yōu)化設計，優(yōu)化設計后天線的電壓駐波比≤1.6、3dB波束寬度≥120°、3dB波束寬度內的軸比≤5dB、隔離度≥15.9dB、北斗頻段法向增益≥2.7dB、北斗頻段仰角15°增益≥-2.8dB以及S頻段法向增益≥3dB都能滿足指標要求。
　　3.依據(jù)多模衛(wèi)星導航系統(tǒng)天線的應用要求，研制了寬頻帶高相位中心穩(wěn)定度導航天線，它能覆蓋GPS的L1和L2頻段以及BDⅡ的B1和B2頻段。根據(jù)仿真設計結果加工了實物

5、樣機并進行了測試。測試結果表明，所設計的寬頻帶高相位中心穩(wěn)定度天線在工作頻帶內，電壓駐波比≤1.8，仰角90°增益≥0.2dB，仰角90°軸比≤2.9dB，仰角20°增益≥-5dB，仰角20°軸比≤5.7dB，前后比≥15.1dB，相位中心≤±2mm，尺寸120mm×76mm×15.3mm，所有指標滿足設計要求，達到了設計的目的。
　　4.在高隔離度雙頻正交極化天線的設計中，通過兩個饋電端口使矩形微帶天線分別激勵起兩個正交的基本模

6、式，通過改變貼片的形狀和采用疊層結構來減縮天線的整體尺寸，通過在兩個微帶饋線下加載相應頻率的濾波器來提高天線兩個端口的隔離度。該天線的整體尺寸只有同類型天線的四分之一，兩端口的隔離度比未加載濾波器時提高了20dB。
　　5.在極化可重天線的設計中，利用可切換功分器設計了2.4GHz頻段的極化可重構天線，該天線的輻射貼片由四個加載 T形縫隙的三角形組成，每個三角形通過可切換功分器的一個輸出端口饋電。可切換功分器是由三個威爾金森功分器

7、組成的一分四功分網絡，并在該功分網絡上加載 PIN開關二極管，通過控制各開關二極管的狀態(tài)來改變功分網絡輸出端口的相移，使天線實現(xiàn)不同的極化方式。與同類型的極化可重構天線相比該天線的帶寬特別是圓極化帶寬比較寬。
　　6.在三頻全向圓極化天線的設計中，利用電偶極子和磁偶極子在空間某點輻射電磁波的幅度相等、相位相差90°時產生方位面全向圓極化波的基本原理，設計了頂部加載改進 Alford環(huán)的三頻全向圓極化介質諧振天線。其中，底部中心探針