小型化超寬帶天線及其陣列設(shè)計(jì).pdf

1、本文主要研究基于特征模理論的超寬帶天線性能極限估計(jì)與小型化方法,實(shí)現(xiàn)高性能天線單元和陣列的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 本文采用等效場(chǎng)源表面積分方程描述天線的外部特性,利用矩量法離散積分方程得到矩陣方程,考察天線的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射能量、近場(chǎng)儲(chǔ)能與Q值、增益的關(guān)系,將天線的性能指標(biāo)要求歸結(jié)為帶有限制條件的最優(yōu)化問(wèn)題,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為矩陣廣義特征值問(wèn)題的求解。利用數(shù)值方法得到等效場(chǎng)源的基本模式和相應(yīng)的Q值,從而得到任意形狀限制下天線的最大增益和最小Q值極限。

2、該方法還能考慮環(huán)境的影響,例如有限大金屬平面對(duì)天線性能極限的影響,為小型化超寬帶天線的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
　　 本文將特征模理論應(yīng)用于超寬帶天線的分析和設(shè)計(jì)。利用特征模分析獲得天線的主要特征模式和相應(yīng)的頻率響應(yīng),直觀地得到結(jié)構(gòu)與性能參數(shù)的關(guān)系。利用諧振模式的特征值趨于零這一特性得到局部加載的具體電抗參數(shù),并利用分布式電抗加載調(diào)整模式的強(qiáng)度,優(yōu)化頻率響應(yīng)。由于特征模分析能深入揭示寬帶多模天線的機(jī)理,直接綜合設(shè)計(jì)出天線加載電抗值,全

3、波仿真的次數(shù)大大減小,設(shè)計(jì)效率明顯提高。
　　 本文采用特征模分析考察寬縫天線的基本模式電流與縫隙結(jié)構(gòu)的關(guān)系。利用電抗加載降低諧振頻率,實(shí)現(xiàn)小型化；采用對(duì)稱調(diào)諧枝節(jié)改變高頻的行波電流分布,改善匹配。利用曲折的槽線在較小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了多阻帶結(jié)構(gòu),抑制特定頻點(diǎn)附近的輻射對(duì)其它無(wú)線系統(tǒng)的干擾。由于槽線結(jié)構(gòu)存在高次諧波,使得天線工作頻帶內(nèi)出現(xiàn)寄生阻帶。本文分析研究寄生阻帶的機(jī)理,并采用貼片結(jié)構(gòu)抑制高頻寄生阻帶。
　　 本文設(shè)計(jì)了

4、單端微帶線饋電的小型漸變槽線天線,采用多個(gè)短路條帶抑制后向輻射,并利用漸變微帶傳輸線和扇形分支實(shí)現(xiàn)寬帶匹配,實(shí)現(xiàn)整個(gè)頻帶內(nèi)的定向輻射特性。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)計(jì)差分微帶線饋電的定向輻射超寬帶漸變槽線天線及相應(yīng)的巴倫,實(shí)現(xiàn)差分微帶線到槽線直至單端微帶線的轉(zhuǎn)換。差分結(jié)構(gòu)天線的電流分布對(duì)稱,不易受饋線的影響,方便與差分形式射頻前端的互聯(lián)。
　　 本文用矩量法獲得陣列的阻抗矩陣,利用特征模分析得到陣列的模式方向圖和模式激勵(lì),由模式的正交性