板状天线原理及分析.doc

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1、状天线原理及分析第2章板状天线基木原理及分析丁学院课程考核论文课程名称：微波技术与天线题目：板状天线基木原理及分析专业：电子信息工程班级：08级1班姓名：李亮亮学号：1665080115任课教师：张平娟第2章板状天线基木原理及分析摘要本文主要介绍了板状天线的原理以及做出相应的分析。由于微带天线具有重暈轻、低剖血、成本低、易于制造、封装和安装等许多固有的优点，木文选川微带贴片天线作为天线单元。首先采川传输线法和腔模理论对矩形微带天线进行分析，计算出矩形贴片的长，宽，并选择基板材料和高度。然后针对设计指标详细

2、讨论了各种因索对微带贴片天线性能的影响，用背馈的方式完成了微带贴片天线单元的设计方案，从而简化馈电网络。板状天线基木原理及分析一.板状天线基木原理板状天线的基木知识：无论是GSM还是CDMA,板状夭线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。这种天线的优点是：增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂玄面方向图俯饬控制方便、密封性能可靠以及使川寿命长。板状天线也常常被川作为肓放站的川户天线，根据作川扇形区的范围人小，应选择相应的天线型号。辐射单元图1-1板状天线的基木形式如图所示，板状天线是在阵列天线或考天线单元的

3、下方加上一块反射板，使波束往前方发射，利用反射板可把辐射能控制到单侧方向，平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下血的图1—2说明了反射血的作用，反射血把功率反射到单侧方向，提高了增益。天线的基本知识全向阵（垂直阵列不带平2第2章板状天线基本原理及分析血反射板）。抛物反射血的使用，更能使天线的辐射，像光学屮的探照灯那样，把能量集小到一•个小立体角内，从而获得很高的增益。不言而喻，抛物血天线的构成包括两个基木要素：抛物反射面和放置在抛物面焦点上的辐射源，基站天线可供设计的参数是天线的垂肓•波瓣和水平波

4、瓣，垂肓•波瓣是通过阵列天线來实现的,而水平波瓣是由所采用的天线单元样式和相应的反射板所决定。全向阵（垂直阵列不带平面反射板〉扇形区覆盖（垂直阵列带平面反射板〉图1-2水平血方向图板状天线高增益的形成:1•采川多个半波振子排成一个垂肓放置的首线阵，如图1-3A.采用參个丰被挟刊一个宰良破耳的宜住外砂半破振子要豆面方向E3円i半械振干璧豆面方向图门i•半渡振子垂豆面方向63埸益为G=215dB增益为G»5.l5dB增益为G»8.15dB®OIK?苗半浪腹子图1-3直线阵的方向和模型2.在吉线阵的一侧加一块反

5、射板（以带反射板的二半波振子垂玄阵为例），如图2-43第2章板状天线基木原理及分析图1-4带反射板玄线阵的方向和模型板状天线是由徽带天线发展而來。天线单元可以选择半波振子和微带天线元，微带天线是当今天线技术的发展趋势，将微带天线用于移动通信系统是非常令意义的。因此本文选择微带天线作为天线元，而采用单片微带天线很难达到系统所要求的增益等指标，故木文采用线阵作为天线阵列中的阵列单元。1.1反射板的形状基站天线的辐射单元有对称振子、印刷偶极子和微带天线等。为简化分析模型，这里以对称振子加反射板为例进行分析，其小

6、反射板的横截血形状如图2.1所示。对称振子的谐振频率约为GSM通信屮的l.gGHzo振子天线与反射板间的距离均设为/4。常见的几种反射板形状（如图2-5所示）包括矩形平板，角形反射板，带侧边缘的矩形平板，变形角形反射板，带侧边缘的变形角形反射板等。通过改变每种反射板结构的尺寸参数，可以得到所需的天线水平血辐射方向图和最优的前后比特性，其屮前后比特性即后向士300之间的方向特性。⑺W(a)(b)(c)两个半波振子（带反射板）垂直面方向图两个丰液振子（带反射板）水平面方向图在垂直面上的配査反射板长度为L两个子

7、两个半波兹子《帝反射板》在水平面上的配詈第2章板状天线基木原理及分析图1-5基站天线几种发射板形状1.2蜂窝基站天线单元蜂窝系统屮基站天线最常釆用的天线形武是印制振子天线，此类半波振子天线在驻波比（VSWR,voltagestandingwaveratio）小于2.0时有大于15%的频带宽度。通过在天线的下方加反射板的办法可以把振子天线的H面全向方向图压制成一个扇区波瓣形状。在垂玄面内组阵时，天线的馈电网络由微带线组成。由于馈电网络的微带线是非平衡结构，而天线需要平衡馈电，因而在微带线和天线之间皿引入一个

8、非平衡一平衡变换装置（巴伦）。天线为了适合批量生产，平衡巴伦与天线振子采用一体化设计技术。印制振子天线安装在一块反射板上可以在水平面方向形成一个扇区波瓣。反射板的形状主要用來调整水平血波瓣宽度。在日本的个人数字蜂窝系统（PDC）屮，天线的水平血半功率波瓣宽度为120。或90°。60°波瓣宽度的天线用于IMT—2000。宽的频带不只是对输入阻抗特性而言，同时要求水平面的方向图也要有好的宽带性能，附加于卬制振子天线上的寄生单元可使