雙頻雙極化背腔縫隙天線研究.pdf

1、隨著移動通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，通信系統(tǒng)的功能更加多樣化，這使得通信系統(tǒng)對天線的要求越來越高。背腔微帶耦合縫隙天線以其低剖面、寬頻帶、高增益、可雙極化及易與電路系統(tǒng)集成的優(yōu)勢受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注和研究，本文針對工信部“高效節(jié)能的有源一體化天線”重大專項課題的應(yīng)用背景，主要研究和制作了多頻段、雙極化矩形和橢圓形背腔微帶耦合縫隙天線，以及由此組成的背腔縫隙天線均勻和非均勻線陣，本文的研究內(nèi)容概括如下:
　　 本文首先簡述了微帶耦合縫隙天

2、線的設(shè)計方法，并對橢圓諧振腔中主要電磁場模式和相應(yīng)諧振頻率進(jìn)行了詳細(xì)計算，為后續(xù)背腔縫隙天線的設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 接下來選擇了封閉式背腔中結(jié)構(gòu)形式較為簡單的矩形腔和稍顯復(fù)雜的橢圓腔進(jìn)行研究。通過分析矩形腔中的諧振模式，分別利用方形腔和矩形腔設(shè)計了單頻和雙頻背腔縫隙天線，這兩種天線均為雙極化工作模式。根據(jù)前述橢圓諧振腔理論，利用橢圓腔的多諧特性研制了雙頻橢圓背腔縫隙天線，并對雙頻天線的引向器作了分析和研究。
　　

3、隨后又利用SIW技術(shù)減小了矩形波導(dǎo)諧振腔的體積，并有效的降低了天線的剖面。通過HFSS建模、仿真和優(yōu)化，分析了單頻雙極化天線、雙頻雙極化矩形背腔天線、開放式背腔雙頻雙極化天線、橢圓引向器橢圓背腔縫隙天線、圓形開縫引向器橢圓空氣背腔天線和圓形開縫引向器SIW橢圓介質(zhì)背腔天線，并制作了相應(yīng)的幾種天線的實物，進(jìn)行了實驗研究，對天線的駐波特性、方向圖和增益曲線與仿真結(jié)果作了對比，結(jié)果表明上述幾種天線具有優(yōu)良的帶寬特性和天線方向圖。
　　

4、 最后對不等間距天線陣列又進(jìn)行了研究，利用遺傳算法結(jié)合matlab編程工具進(jìn)行了天線單元間距的優(yōu)化計算，解決了雙頻天線同結(jié)構(gòu)組陣時其中較高頻率的天線陣出現(xiàn)的柵瓣問題，分析和設(shè)計了2.6GHz有源一體化單頻均勻線陣天線和1.8GHz、2.6 GHz雙頻非均勻陣列天線，用HFSS高頻電磁場仿真軟件對這兩種天線陣列進(jìn)行了設(shè)計驗證，制作了相應(yīng)的天線陣列實物，并測試了相應(yīng)的駐波特性、方向圖和增益，實測數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果吻合，達(dá)到了技術(shù)指標(biāo)的要求和預(yù)期