新体制低剖面天线分析

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1、摘要天线作为无线通信系统的换能部件，充当着重要角色。随着移动通信技术的不断发展，各式无线终端普及，以及来自航空航天、海事等领域的促进，天线发展到今天已经成为一门系统学科。由于各种实际应用场合的不同，对天线系统提出了各自不同的指标要求，而对于天线低剖面、体积小型化、高增益、高效率等方面的研究一直是天线领域内的热点。本文将表面等离子体激元(SPPs：SurfacePlasmonPolaritons)效应与周期凹槽结构相结合，在分析两者所存在的关系后，利用周期凹槽结构对电磁波激发表面等离子体激元所产生的集束效应，在保持天线低剖面条件下实现高增益特性，同时实

2、现了低交叉极化、低副瓣等特性，提高了方向图的对称性。结合实际需要，仿真和制作了线极化和圆极化两种低剖面高增益天线。同时在分析微带天线实现多频段技术基础上，设计了一款低剖面双频段微带天线阵列。最后，将周期凹槽结构和微带天线相结合，设计了一款可用于卫星导航定位接收和发射的天线单元，该天线单元同时可用于组阵，并能很好的降低单元之间的互耦效应。全文在分析表面等离子体激元效应与周期凹槽结构关系和微带天线理论的基础上，结合实际应用需要，详细的阐述了新体制低剖面天线的设计思路，并给出了四种相关的天线设计模型及其相应的仿真测试结果。理论和实验结果表明此类型天线在对天

3、线性能要求较高，体积较小以及对天线重量敏感的应用场合具有很好的潜在应用价值。关键词：低剖面天线，表面等离子体激元，周期凹槽，多频段，高增益II]Abstract’Asallexchangeenergydevice，allantennaplaysanimportantroleinthewirelesscommunicationsystems．Antennadesignhasbecomeasystemsubjectasthemobilecommunicationtechnologycontinuestodevelop，especiallythepopul

4、arityofdifferentwirelessterminals，andfromtheaerospace，maritimeandotherareasofpromotion．Usuallytheantennasystemisdifferentforvariouspracticalapplications．Antennaswithlowprofile，smallvolume，highgainandhighefficiencyhavebeenahottopicinthisfield．Thisdissertationanalyzestherelationb

5、etweentheSurfacePlasmonPolaritonsandtheperiodicstructureofmetalgrooves．Alow—profile，high·gain，antennawithsimplestructureisdesigned，basedonthebeam—focusingeffectexcitedbySPPsmodeinperiodicmetalgroovesmodulatedwi也electromagneticwaves．ThisantennahasgoodperformancewithlowCROSSpolar

6、ization,lowsidelobecharacteristics，andthesymmetricofradiationpattern．Onelinearpolarizationandonecircularpolarizationantennasaredesigned，andfabricatedtosatisfythedifferentspecifications．Multi-bandtechnologyformicrostripantennaisdiscussedandsubsequentlyadual．bandmicrostripantenna

7、isdesigned．Finally,anantennaelementforsatellitenavigationantennaarrayisdesigned，throughcombiningtheadvantagesofperiodicgroovesandmicrostripantennatechnology．Ithelpstoreducethecouplingmagnitudebetweenantennaelements．ThisdissertationmainlydiscussestherelationbetweenSPPsandperiodi

8、cgrooves．Thenfourkindsofantennamodelwithsimulationandt