【摘要】：隨著信息化時代的來臨,人們對信息傳遞速度提出了更高的要求,寬帶天線的使用,可以很好的滿足人們對于信息快速傳遞的要求,而且可以減少無線通信系統(tǒng)中天線的數(shù)量,避免了多個天線之間的相互耦合,達到節(jié)省成本等效果。全向天線因為可以在某個方位面上實現(xiàn)能量的均勻輻射或均勻的接收來自空間的電磁波,不管在民用通信領域還是軍事上,都有著巨大的需求。本文圍繞國內外研究熱點寬帶全向天線展開研究,并緊跟實際工程需求,提出了兩種寬帶全向天線,具體工作內容如下:對于寬帶全向橢圓極化天線的研究設計,首先,通過仔細分析設計指標要求,查閱國內外相關文獻,決定采用多個傾斜折合振子天線組合設計實現(xiàn)寬帶全向橢圓極化天線,并詳細論述了其實現(xiàn)橢圓極化天線的原理。其次,采用仿真軟件對該寬帶全向橢圓極化天線進行仿真,研究了折合振子天線的傾斜角度的變化對該天線在H面水平極化增益以及垂直極化增益的影響,通過調節(jié)折合振子天線的傾角使得該天線水平極化增益比垂直極化增益大4dBi。然后,對該天線進行實際調試。由于該天線帶寬較寬,在匹配設計時,串、并聯(lián)電容電感等元器件在史密斯圓圖上的轉動快慢不一樣,這樣可以通過串、并聯(lián)電容電感等元器件,來調節(jié)天線的駐波。最后,將調試完成的天線放置在外場,進行增益的測量。測試結果表明,在108-156MHz范圍內,該天線的駐波在3以下,水平極化增益約-1dBi,垂直極化增益約-5dBi,且天線在水平面的不圓度在2dB以下,呈現(xiàn)出良好的360°均勻輻射特性。對于寬帶全向斜45°極化天線的研究設計,首先也是根據(jù)指標要求,確定天線需要采用寬帶全向垂直極化天線加斜極化器組合形式,根據(jù)工程經(jīng)驗,寬帶全向垂直極化天線初步選擇采用雙錐天線形式。其次,采用仿真軟件的辦法,對天線進行仿真分析,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)雙錐天線形式的帶寬不夠,所以需要對其進行變形改進設計。然后,在傳統(tǒng)雙錐天線末端接上一個圓柱體,使得電流在經(jīng)過錐形漸變結構后不至于突變,這樣可以減小傳統(tǒng)雙錐天線末端結構突變而產生反射波造成的影響,進而有效的展寬天線的帶寬,再通過仿真,發(fā)現(xiàn)改進型雙錐天線的帶寬比傳統(tǒng)雙錐天線寬。最后將設計完成的天線進行加工制作及天線測量。測試結果表明該天線的極化角度約43.5°。該天線的駐波小于2.5,呈現(xiàn)了良好的寬帶阻抗匹配特性。該天線實際測量的H面不圓度比仿真值大,在天線的工作頻段內,該天線不圓度小于7dB,基本上達到全向輻射要求。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN820
【圖文】：

及該天線整體結構實物照片。單元天線實物圖 天線整體實物圖圖3.7 天線實物照片3.3.3 天線調試天線制作完成之后，然后開始進行天線的調試。在實際調試過程中，可以通過添加合適的元器件優(yōu)化天線的阻抗特性，將天線的電壓駐波比（VSWR）在 108-156MHz頻段內降低到 3 以下。因此如何設計一個合適的寬帶匹配網(wǎng)絡，達到設計指標要求，是完成該寬帶全向橢圓極化天線設計的工作重點之一。在網(wǎng)絡設計部分可能需要用到

42(a) 籠形天線 (b) 寬帶全向橢圓極化天線實物照片圖3.18 天線實物照片表 3.1 給出了該寬帶全向橢圓極化天線垂直極化不圓度測量結果。表 3.2 是該天線水平極化不圓度測試結果，表3.3給出了標準偶極子天線的測試結果。采用比較法，同時取每個頻點 12 組測量數(shù)據(jù)的平均值，我們可以得到該天線的增益測試結果如表3.4 所示。從表 3.1 以及表 3.2 可以看出，該天線低、中、高頻的不圓度整體較好，基本驗證了該寬帶全向橢圓極化天線具有良好的全向輻射特性。考慮到在測量過程中各種因素導致的測量誤差，從表 3.4 可以看出，該天線在 108-156MHz 范圍內平均水平極化增益 G1≈-1dB，平均垂直極化增益 G2≈-5dB

53(a) 參數(shù) u 對駐波的影響 (b) 參數(shù) s 對駐波的影響圖4.8 參數(shù) u 和 s 對天線駐波的影響圖4.9給出了天線的主平面H面水平極化增益以及垂直極化增益隨著第一層極化柵直徑的變化曲線。圖4.10是天線的電壓駐波比隨著第一層極化柵直徑的變化曲線。從圖4.9可以看出第一層極化柵離輻射體的距離對天線的水平極化增益以及垂直極化增益影響較大，隨著 R3 增大天線 H 面水平極化以及垂直極化方向圖不圓度變差，H面垂直極化增益比水平極化增益大 1.2dB 左右，總的來說符合斜 45°極化要求。從圖 4.10 可以看出隨著 R3 增大，低頻部分駐波變差，意味著在一定程度上第一層極化柵離輻射體越近，天線的駐波越好。但是第一層極化柵的直徑不能取得過小，如果取得太小，即離輻射體很近，極化柵在雙錐天線輻射的近場區(qū)域，使得第一層極化柵的極化扭轉效果變差。所以 R3 的取值應該在一定范圍內進行，需要同時考慮到天線整個頻段內的駐波特性以及天線的?

【參考文獻】

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1 張國光;;一種平面結構的寬帶水平極化全向天線[J];大眾科技;2012年04期

2 陳鵬;劉潞峰;;極化方式對巷道(隧道)無線通信影響的研究[J];電信科學;2010年07期

3 劉明罡;馮正和;;水平極化多層SIW縫隙全向天線[J];清華大學學報(自然科學版);2009年04期

4 馮祖建;張立新;孫紹國;;水平極化全向天線的設計[J];微波學報;2008年06期

5 徐俊峰;洪偉;蒯振起;華光;陳鵬;郝張成;;平衡饋電基片集成波導縫隙陣列全向天線[J];電波科學學報;2008年02期

6 馬漢清;褚慶昕;仵大奎;;一種平面結構的寬帶E面全向天線[J];電波科學學報;2008年02期

7 毛建業(yè);天線極化方式在實用中的探討[J];廣播與電視技術;2004年08期

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1 王澤東;寬頻帶定向天線及強耦合陣列天線研究[D];西安電子科技大學;2016年

2 趙佳越;超短波寬帶全向天線與抗干擾陣列研究[D];西安電子科技大學;2015年

3 全旭林;寬帶全向天線研究[D];華南理工大學;2013年

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1 徐廣洋;全向圓極化微帶天線的設計[D];安徽大學;2017年

2 王蔚;寬帶平面螺旋天線設計[D];西安電子科技大學;2015年

3 范晶晶;S波段全向圓極化天線的研究與設計[D];北京理工大學;2015年

4 邱大為;寬帶平面螺旋天線小型化研究[D];江蘇科技大學;2014年

5 董金濤;低剖面寬帶全向天線研究[D];西安電子科技大學;2013年

6 宋陽;雙極化全向吸頂天線的研究與設計[D];華南理工大學;2013年

7 王青;全頻段電磁頻譜監(jiān)測設備總體方案及設計[D];西安電子科技大學;2012年

8 顧超;45°斜極化全向天線設計[D];西安電子科技大學;2012年

9 張輝;若干圓極化衛(wèi)星導航天線的研究[D];西安電子科技大學;2012年

10 胥亞東;全向圓極化天線[D];電子科技大學;2008年

本文編號：2750364