用于高速列車內(nèi)GSM-R頻段的寬帶微帶天線設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、本文的主要目的是根據(jù)在列車上測(cè)量GSM-R頻段電磁信號(hào)的實(shí)際需要,設(shè)計(jì)一款工作在885MHz～935MHz的接收天線,要求在該工作頻段內(nèi)天線的駐波比VSWR≤2(回波損耗S11≤-10dB)、各頻點(diǎn)的最高增益都高于3 dB、且半功率波瓣寬度大于60°?？紤]到在列車上測(cè)量電磁信號(hào)的便攜性,這里采用物理結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較小的寬頻帶微帶天線來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此,本文首先介紹了微帶天線的基本理論和分析方法,然后通過(guò)HFSS軟件仿真建模,根據(jù)天線理論對(duì)等效偶

2、極子天線結(jié)構(gòu)進(jìn)入深入研究改進(jìn),并設(shè)計(jì)出一款滿足上述指標(biāo)的新型寬頻帶天線。最后利用實(shí)驗(yàn)室的天線測(cè)量系統(tǒng)對(duì)制作的天線進(jìn)行實(shí)際測(cè)量,發(fā)現(xiàn)天線的方向圖與仿真結(jié)果有一定誤差,并對(duì)產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行分析。
　　 論文的主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新如下:
　　 首先,介紹了微帶天線的基本理論,其中包括微帶天線的定義、結(jié)構(gòu)類型、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用、輻射原理、饋電方法、寬頻帶技術(shù)等。
　　 其次,闡述了微帶天線常用的三種分析方法,傳輸線法、腔模理

3、論、有限元法,為后面的微帶天線設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　　 第三,根據(jù)天線的性能指標(biāo),設(shè)計(jì)了一款工作頻帶覆蓋782MHz～938MHz,相對(duì)帶寬達(dá)到18.82％的新型天線。天線的整個(gè)設(shè)計(jì)流程從最典型的矩形微帶貼片天線開(kāi)始,然后根據(jù)天線理論,將微帶貼片天線改進(jìn)為等效偶極子天線,使其具有寬頻帶特性。并針對(duì)等效偶極子天線的方向性向多個(gè)方向輻射的問(wèn)題,根據(jù)天線理論中反向器和引向器的理論,對(duì)等效偶極子天線的結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn),使微帶天線同時(shí)具有寬頻

4、帶和定向測(cè)量的良好性能,并最終確定天線的各個(gè)尺寸。同時(shí),對(duì)天線結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)對(duì)天線性能指標(biāo)的影響進(jìn)行了深入的研究討論。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程都通過(guò)HFSS軟件仿真實(shí)現(xiàn)。
　　 最后,根據(jù)傳輸線理論,提出了一種測(cè)量介質(zhì)板相對(duì)介電常數(shù)的方法。在電波暗室測(cè)試環(huán)境中,利用天線測(cè)量系統(tǒng)對(duì)制作出的天線的駐波比、方向圖、增益、天線系數(shù)進(jìn)行測(cè)量,并將測(cè)量結(jié)果和仿真結(jié)果進(jìn)行比較,除天線的方向圖與仿真結(jié)果有一定誤差外,其它性能吻合很好,并對(duì)產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行