超寬頻帶環(huán)槽與錐削槽天線研究.pdf

1、近年來，超寬帶無線電技術(shù)在移動(dòng)通信、現(xiàn)代雷達(dá)、射電天文等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，因此對這些系統(tǒng)中的重要組件——超寬帶天線的研究具有重要意義。平面開槽天線具有結(jié)構(gòu)簡單和低輪廓的特點(diǎn)，是優(yōu)良的天線形式。本文結(jié)合研究課題，對兩種基于開槽結(jié)構(gòu)的超寬帶天線——環(huán)槽天線與錐削槽天線進(jìn)行了研究，作者的主要工作可以歸納如下：
　　1.對微帶-槽線轉(zhuǎn)換巴倫進(jìn)行了研究。本文首先設(shè)計(jì)了基于耦合線的微帶-槽線轉(zhuǎn)換巴倫，采用多種漸變過渡結(jié)構(gòu)，在避免引入金屬化通

2、孔的前提下使巴倫可以工作在較低的頻率，實(shí)現(xiàn)了小型化，并具有超過10倍頻的帶寬。設(shè)計(jì)了交叉結(jié)型微帶-槽線轉(zhuǎn)換巴倫，提出利用微帶終端開路枝節(jié)與槽線終端短路枝節(jié)間的適度耦合展寬巴倫工作帶寬的方法，結(jié)合非等長阻抗?jié)u變結(jié)構(gòu)，使巴倫具有22倍頻工作能力。設(shè)計(jì)了基于分支線結(jié)構(gòu)的微帶-寬槽線轉(zhuǎn)換巴倫，該巴倫具有結(jié)構(gòu)簡單和小型化的優(yōu)點(diǎn)，無需復(fù)雜的漸變阻抗變換結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了電磁波從低阻抗的微帶線到高阻抗寬槽線的轉(zhuǎn)換。
　　2.對寬帶環(huán)槽天線進(jìn)行了研究。

3、文中首先提出了一種覆蓋常見通信頻段的寬帶環(huán)槽天線，利用感性與容性加載展寬天線的工作帶寬。以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了中饋的背靠背二元陣，將所設(shè)計(jì)的環(huán)槽結(jié)構(gòu)與高度可調(diào)的反射地板結(jié)合，通過恰當(dāng)?shù)剡x取單元與地板間的距離，使天線可以工作在多個(gè)彼此連續(xù)的頻帶內(nèi)，并保持相對穩(wěn)定的定向輻射特性，實(shí)現(xiàn)一副天線對多副窄帶天線的替代。
　　3.對超寬帶錐削槽天線進(jìn)行了研究。首先設(shè)計(jì)了一種單面結(jié)構(gòu)的CPW饋電錐削槽天線。利用橢圓-線性漸變的內(nèi)輪廓曲線改善天線的帶

4、內(nèi)阻抗匹配，并采用梳狀邊緣結(jié)構(gòu)有效降低了天線的低頻截止頻率。所設(shè)計(jì)天線具有小型化特征，可用于UWB通信系統(tǒng)中。其次，提出了一種改進(jìn)的對踵Vivaldi天線，通過對天線輻射臂外緣加載漸變縫隙結(jié)構(gòu)擴(kuò)展天線的低頻帶寬，并改善了天線的低頻輻射特性。最后，設(shè)計(jì)了一種電阻加載的Vivaldi天線，通過對天線臂進(jìn)行對稱的四電阻加載，實(shí)現(xiàn)了天線的小型化與寬帶化目標(biāo)，倍頻帶寬達(dá)到17.5:1，該天線寬度僅為最低工作頻率對應(yīng)波長的五分之一，與傳統(tǒng)的超寬帶錐

5、削槽天線相比具有明顯的小型化優(yōu)勢。
　　4.對超寬帶錐削槽陣列進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了用于暗室測量的雙極化四元陣。陣列單元采用新型的“井”字型布陣方式，避免方向圖柵瓣的同時(shí)獲得了較高的端口隔離度。設(shè)計(jì)了一副超寬帶雙極化8×8單元陣列。所采用錐削槽陣列單元具有±45°掃描能力。通過對單元互耦分析，利用金屬邊緣結(jié)構(gòu)有效抑制了有限陣列的邊緣截?cái)嘈?yīng)，并針對雙極化陣列結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了與輻射單元集成的功分饋電網(wǎng)絡(luò)。最后根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果加工了陣列樣機(jī)，驗(yàn)