Ku波段微带天线的仿真技术研究硕士学位论文.pdf

哈尔滨工程大学
硕士学位论文
Ku波段微带天线的仿真技术研究
姓名:柯林
申请学位级别:硕士
专业:电磁场与微波技术
指导教师:付永庆
20070117
摘要微带天线具有许多优点,如体积小、重量轻、易共形且易于批量生产,在很多领域得到了广泛的应用,如:个人通信、射频标签识别、导弹、雷达等等。但是微带天线也有致命缺点频带窄,因此限制了它的应用。本文从微带矩形贴片天线基本原理出发,对微带矩形天线的辐射性能、阻抗特性进行了分析,设计了一个工作在波段微带单元天线。它采用一种由三层多贴片组成的宽频带微带天线,利用微带线进行馈电,放鲈残贴片在中间层作为补偿电容,由贴片之间的谐振耦合使该天线的频带展宽。砑蟹抡妫臃抡娴慕峁械玫酱砦.,可在从.~.腒ǘ文诠ぷ鳌T诖说元天线的基础上,组建一个⒋煜哒螅笤<渚嘣嘉.,等幅关键词:微带线;微带天线阵;时域有限差分;馈电电路用公司的同相馈电。得到仿真结果半功率主瓣宽度约为~在面,平均增益为,最好的副瓣为一,最差的副瓣为一。哈尔滨工程大学硕士学位论文
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作者┳:杰画垄整学位论文原创性声明哈尔滨工程大学期:护月本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文己经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集献等的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。日
第滦髀论文的研究背景和意义天线是无线电行业不可或缺的重要组成部分,最早的真正意义上的天线是在年到年期间,德国物理学家赫兹用来证明麦克斯韦有关电磁波理论攉断试验中的设备之一。赫兹首先采用的天线是作为发射的加载半波振子和作为接收用的矩形环天线,但是直到世纪年代,随着高频率源的出现,面口径天线才得到了发展。出现了喇叭天线,波导缝隙天线。同时为了获得高增益和窄波束,阵列技术得到很多应用,出现了阵列综合方法。二次世界大战期间,由于战事对雷达的迫切需要,促进了微波天线技术的迅速发展。高频率源的出现,使得在合适的天线口径上可以得到更高的增益,获得更远的作用距离;另外,天线具有更窄的波束宽度,可以提高雷达的搜索、引导和跟踪精度;天线可以做得足够小,使得雷达可以安装在军舰甚至战斗机上。世纪年代,反射面天线技术得到进一步发展,出现了很多大型抛物面天线,如美国研制成功的第一部靶场精密测试雷达天线。这一时期,各种单脉冲天线相继出现,同时,宽频带天线的研究也有突破,产生了非频变天线理论,出现了等角螺旋天线、对数周期天线和脊喇叭天线等宽频带天线。阵列技术也得到了相应的发展,特别是波导缝隙阵列天线。世纪年代以后,计算机技术、半导体技术、精密加工技术的进步,为天线理论和技术的发展提供了有利条件,出现了卡塞格伦、格里高利双反射面天线、正副反射面修正技术、偏馈技术,研究出了波纹喇叭等高效馈源,反射面天线的性能得到了提高,特别是相控阵天线、波导裂缝阵列天线、微带贴片天线等重要形式得到迅速发展和应用。本论文主要研究的就是微带天线。微带天线是世纪年代出现的一种新型天线形式。早在年美国的淌诰鸵烟岢鑫⒋淦哈尔滨工程大学硕士学位论文,
的设想,但由于当时的集成技术和介质基片材料尚未趋于完善,因此未能取得较大的进步。直到世纪年代初期,当微带传输线的理论模型及对敷铜的介质基片的光刻技术发展之后,实际的微带天线才制作出来。和常用的微波天线相比,它有如下一些优点:寤⒅亓壳帷⒌推拭妗⒛苡朐靥骞残危页嗽诶〉绲愦σ?3鲆孔外,不破坏载体的机械结构,这对于高速飞行器特别有利。缧阅芏嘌2煌杓频奈⒋#渥畲蠓浞较蚩梢源颖呱涞蕉松浞围内调整,易于得到各种极化,特殊设计微带元还可以在双频或多频工作。芎陀性雌骷⒌缏芳晌M骋坏淖榧虼耸噬岽蠊婺I蚧苏体的制作和调试,大大降低了成本。和其他天线相比,它也有一些缺点:喽源斫险饕J切痴裥臀⒋煜撸衷谝丫幸恍└慕椒ā鸷慕洗螅虼诵式系停饫嗨朴谖⒋缏贰L乇鹗切胁ㄐ臀⒋煜撸在匹配负载上有较大的损耗。ジ鑫⒋煜叩墓β嗜萘拷闲由于微带天线的体积小、重量轻、便于集成等优点,微带天线受到人们的青睐,在各种无线通信中得到了人们的大力推广和应用,如手持移动电话中的,导弹上面的平面螺旋天线,军用头盔共形微带天线,卫星通信中的微带天线,以及越来越受人们重视的用微带贴片天线组成阵列天线在雷达上的应用。随着微带天线的广泛应用,对微带天线要求有更高的性能,如频带宽、功率大、增益大、副瓣低等性能,但是微带天线具有致命的缺点频带窄。刚开始微带天线的时候人们就意识到了微带天线的频带窄的缺点,一个普通的微带天线的频带只能展宽