寬帶與多頻天線關(guān)鍵問題的研究.pdf

1、目前的通信系統(tǒng)一直在向?qū)拵Щ?、集成化發(fā)展，同時人們對便攜移動通信的需求也越來越高，這要求天線發(fā)展出與之相適應(yīng)的寬帶技術(shù)、多頻技術(shù)與小型化技術(shù)。論文緊貼目前一些通信系統(tǒng)的需求，圍繞VHF/UHF一體化小型天線、板載移動終端天線和寬方向圖帶寬天線等幾個問題展開了研究，主要工作和取得的成果如下： 1．有限地面上電小天線相關(guān)理論的研究。介紹了電小天線的尺寸與Q值和帶寬之間的關(guān)系，著重研究了金屬半球上和金屬圓盤上天線Q值的理論極限問題，首

2、次提出了求解這兩種情況下電小天線Q值的下限的方法，且發(fā)現(xiàn)其Q值極限隨地面半徑按近似貝塞爾函數(shù)的規(guī)律變化。根據(jù)上述結(jié)論，提出了一個猜想：對旋轉(zhuǎn)對稱導(dǎo)體上的半徑為a的封閉半球內(nèi)的垂直極化全向電小天線來說，獲得最小Q值時，半球外的場應(yīng)與同樣導(dǎo)體上單極子的場一致。 2．天線最優(yōu)化算法的研究?；仡櫫俗顑?yōu)化算法在天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用，分析了各種算法的特點(diǎn)?？紤]到天線設(shè)計(jì)問題的特點(diǎn)，將粒子群算法與單純形法相結(jié)合，提出了淘金粒子群算法，使用測試

3、函數(shù)驗(yàn)證了算法效果。給出了優(yōu)化算法調(diào)用CST軟件作為解算器的方法，從而使電磁場仿真軟件與最優(yōu)化技術(shù)可以無縫結(jié)合，大大提高了天線設(shè)計(jì)效率。作為應(yīng)用實(shí)例，用此算法設(shè)計(jì)了串聯(lián)饋電的波束賦形天線，提出了使用階梯阻抗線對微帶縫隙和同軸縫隙串聯(lián)饋電以實(shí)現(xiàn)賦形波束設(shè)計(jì)的方法。所設(shè)計(jì)的900MHz同軸縫隙天線，可以實(shí)現(xiàn)H面全向，E面賦形波束設(shè)計(jì)，適用于基站天線；另一實(shí)例為3．5GHz微帶縫隙天線，可實(shí)現(xiàn)雙側(cè)賦形波束，適用于高速公路、隧道等狹長地形的信號

4、覆蓋。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了微帶縫隙天線的性能，結(jié)果表明天線垂直放置時可在95-135度仰角范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)近平方余割波束，同時將上半空間副瓣電平抑制在-19dB以下。 3 VHF/UHF一體化小型天線的研究。研究了兩種電小尺寸下一體化天線設(shè)計(jì)方案，并制作了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。其中一種天線為42cm×20cm的平面結(jié)構(gòu)，在30-86MHz頻段及110-600MHz頻段VSWR<3，在頻率低端增益大于-22dB，頻率高端增益大于-5dB，此外還實(shí)現(xiàn)了86-1

5、10MHz頻率的帶外阻塞特性，同時考慮了與另一L波段天線共口徑設(shè)計(jì)的問題；而另外一種集總元件加載多臂折疊天線的設(shè)計(jì)理念來自于天線Q值理論，通過多臂折疊結(jié)構(gòu)和臂間加載實(shí)現(xiàn)了天線安裝空間的高效利用，并實(shí)現(xiàn)了比較理想的輻射效率與阻抗帶寬的折衷。分析了兩種天線的性能極限，并討論了接地板大小對寬帶天線輻射效率的影響，對實(shí)際電小天線設(shè)計(jì)有很好的指導(dǎo)作用。 4移動終端板載寬帶與多頻天線的研究。設(shè)計(jì)了一種用于數(shù)字電視接收終端的小型化板載天線，一

6、種用于WLAN的板載雙頻天線和一種WLAN/WiMAX頻率使用的三頻天線，討論了載體板對天線性能的影響，研究了減少天線性能對載體板依賴性的幾種技術(shù)手段，提出了小型化與寬帶載體板扼流結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種受載體板影響小的雙頻天線。給出了上述幾種天線的仿真與實(shí)測結(jié)果。 5方向圖帶寬有特殊要求天線的研究。研究了一種E面全向?qū)拵炀€，使用改進(jìn)的4元T型印刷振子陣列，通過引入了振子間耦合結(jié)構(gòu)，改善天線上電流分布，獲得了寬帶E面全向特