宽波束及交叉形圆极化锥削缝隙天线设计

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1、硕士学位论文Ｉ參Ｉ宽波束及交叉形圆极化锥削缝隙天线设计作者姓名常玉林学校导师姓名、职称焦永昌教授企业导师姓名、职称杜彪研究员申请学位类别工程硕士学校代码10701学号1502121262分类号TN82密级公开西安电子科技大学硕士学位论文宽波束及交叉形圆极化锥削缝隙天线设计作者姓名：常玉林领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：焦永昌教授企业导师姓名、职称：杜彪研究员学院：电子工程学院提交日期：2018年6月DesignofWidebeamandCross-shapedCircularlyPolarized

2、TaperedSlotAntennasAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationsEngineeringByChangYulinSupervisor:JiaoYong-ChangTitle:ProfessorSupervisor:DuBiaoTitle:ResearchFellowJune2018摘要摘要无线技术的飞速发展，给天线技术带来了机遇和挑战，宽频

3、带、宽波束、圆极化等已成为天线设计的焦点。锥削缝隙天线结构简单且具有良好的阻抗匹配特性，被广泛应用于宽带无线电系统之中。然而，传统锥削缝隙天线的E面与H面波束宽度不等化且随频率变化显著，难以在宽频带内同时获得足够宽的E面与H面半功率波束宽度。圆极化天线不仅可以抵抗多径效应和极化失配带来的干扰，而且在相同条件下可以获得比线极化天线更大的通信容量，因而具有很高的实际应用价值。然而受轴比带宽的限制，宽带圆极化天线成为一个研究难点。锥削缝隙天线易于实现宽带阻抗匹配且具有较高的极化纯度，适合通过交叉放置来设计宽带圆极化天线。本文以实际项目需求为出发点，对宽波束

4、及交叉形圆极化线性锥削缝隙天线进行了深入研究。论文的主要工作与研究成果为：1．应用于锥削缝隙天线波束展宽与后向辐射抑制的加载技术研究。首先，通过深入研究不同加载结构对线性锥削缝隙天线半功率波束宽度的影响，设计了一款应用于人体体征监测仪的宽频带宽波束锥削缝隙天线（天线1）。仿真与实测结果表明，该天线获得了51.7%（4.3-7.3GHz）的10dB回波损耗带宽和40.74%（4.3-6.5GHz）的方向图带宽。在方向图带宽内该天线具有大于105°的E面与H面半功率波束宽度，达到了项目的指标要求。其次，设计了一款具有前后比增强特性的宽带宽波束锥削缝隙天线

5、（天线2）。天线2继承了天线1所采用的加载结构并进行了适当的改进。通过加载倒角、非金属化通孔以及倒π形槽，天线在工作频带内的后向辐射得到了明显的抑制。对该天线进行了加工与测试。实测结果表明，该天线获得了82.2%（4.3-10.3GHz）的-10dB反射系数带宽和50.4%（4.3-7.2GHz）的方向图带宽。在方向图频带范围内，该天线具有大于100°的E面与H面半功率波束宽度和大于19dB的平均前后比。2．研究了利用锥削缝隙天线实现宽带圆极化的方法。以宽频带、低成本、高集成度、小遮挡为目标，设计了一款十字交叉形的宽带圆极化线性锥削缝隙天线。首先，基

6、于微带馈电的线性锥削缝隙天线单元设计了一个交叉形的双极化天线。为了避免天线单元交叉放置时两个馈电巴伦短接，设计了一对对称的半圆弧结构并将其应用于巴伦的设计。其次，设计了一个十字交叉形馈电网络。该馈电网络将为交叉形双极化锥削缝隙天线提供带有90°相移的等幅激励信号以实现圆极化。为了实现一体化设计，馈电网络被分割为两部分并分别与两个线性锥削缝隙天线单元集成在一起。最后，加载技术被用于改善天线的辐射特性。仿真与测试结果表明，通过加载可以展宽天线的半功率波束宽度并抑制天线的后向辐射。该天线获得了92.5%（3.6-9.8GHz）的圆极I西安电子科技大学硕士学

7、位论文化工作带宽。关键词：宽频带，宽波束，锥削缝隙天线，交叉形结构，圆极化天线IIABSTRACTABSTRACTTherapiddevelopmentofwirelesstechnologybringsopportunitiesandchallengestoantennatechnology.Wideband,broadbeamwidth,andcircularpolarizationhavebecamethefocusofantennadesign.Taperedslotantennas(TSAs)arewidelyappliedtowideba

8、ndwirelesssystemsduetotheirwidefrequencybandwidthandsi