微带可重构天线研究

论文摘要

可重构天线是当前天线领域的研究热点。本论文对基于微带贴片的可重构天线进行了大量的分析和设计研究，提出了多种方向图可重构及频率和方向图同时可重构的天线方案，为可重构天线的进一步研究和应用提供了较好的研究基础。 本论文第一章首先综述了自二十世纪九十年代末期现代可重构天线概念提出以来可重构天线的研究进展。可重构天线是为了克服现代无线综合信息系统进一步向大容量、多功能、超宽带方向发展所面临的“瓶颈”而提出，并基于现代微机电系统(MEMS)技术发展起来的。目前，这一研究领域在国际上仍然处于起步阶段，面临诸多难题，因此可重构天线的研究具有很强的前沿性和探索性。 第二章首先对天线辐射的基本理论进行了介绍，然后介绍了微带天线的基本理论，包括微带天线的辐射机理，微带天线的优缺点，以及分析微带天线的两种解析法：传输线模型和腔模理论。 第三章分析了二元微带八木天线的频率特性和方向图特性，并引入槽单元，改变了天线的特性。首先对八木天线和微带八木天线的辐射原理进行了介绍，然后详细地分析了二元微带八木天线中激励贴片和寄生贴片之间的耦合关系，提出了分析耦合微带贴片的奇偶模分析方法，并利用此方法，成功地解释了二元微带八木天线的方向图特性。最后，在寄生贴片上引入一种槽单元，通过改变槽单元的尺寸和位置，改变了八木天线的频率特性和方向图特性。详细地研究了槽单元的尺寸、位置等对天线特性的影响。 第四章提出了几种将槽单元引入微带八木天线实现方向图重构的天线方案。详细地分析了在五元微带八木天线上引入槽单元后，天线的频率特性和方向图特性，提出了降低天线副瓣电平、增加波束偏移角度和增加天线带宽的方法。在此基础上，设计了三个单端口馈电的方向图可重构五元微带八木天线，通过开关调节寄生贴片的状态，可使天线在E面上半空间实现波束连续扫描。在单端口馈电方向图可重构微带八木天线的基础上，还设计了一个双端口馈电的方向图可重构二维微带八木天线阵。当两个端口分别馈电时，天线的线极化波束能分别在两个正交的平面上实现扫描。当两个端口以90度的相位差同时馈电时，天线的圆极化

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究内容和主要工作
• 第二章 微带天线的基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 电磁辐射的基本理论
• 2.2.1 电流源J|→的矢量位A|→和磁流源M|→的矢量位F|→
• 2.2.2 远场辐射
• 2.3 微带天线的基本理论
• 2.3.1 微带天线的优缺点及应用
• 2.3.1 微带天线的辐射机理
• 2.3.2 微带天线的分析方法
• 2.4 小结
• 第三章 微带八木天线的分析
• 3.1 引言
• 3.2 八木天线的辐射原理
• 3.2.1 无源振子，反射器，引向器
• 3.2.2 八木天线
• 3.3 微带八木天线的辐射特性
• 3.4 二元微带八木天线的频率特性和方向图特性
• 3.4.1 二元微带八木天线的三种情形
• 3.4.2 微带贴片间的耦合特性分析
• 3.5 寄生贴片上刻蚀槽单元对二元微带八木阵的影响
• 3.5.1 槽单元加载对微带贴片天线频率特性的影响
• 3.5.2 槽单元加载对二元微带八木天线频率特性的影响
• 3.5.3 槽单元加载对二元微带八木天线方向图特性的影响
• 3.6 小结
• 第四章 方向图可重构微带八木天线的分析与设计
• 4.1 引言
• 4.2 单端口五元微带贴片八木天线
• 4.2.1 基本五元微带八木天线
• 4.2.2 五元微带八木天线单贴片单槽加载的特性分析
• 4.2.3 五元微带八木天线双贴片单槽加载的特性分析
• 4.2.4 双槽加载的五元微带八木天线
• 4.2.5 双槽加载可重构五元微带八木天线一
• 4.2.6 双槽加载可重构五元微带八木天线二
• 4.2.7 复合槽加载可重构五元微带八木天线
• 4.2.8 实验结果
• 4.3 单端口可重构三元微带八木贴片天线
• 4.3.1 二元同尺寸微带八木贴片天线
• 4.3.2 三元同尺寸微带八木贴片天线
• 4.3.3 可重构三元微带八木贴片天线
• 4.3.4 改进的可重构三元微带八木天线
• 4.4 双端口馈电的可重构二维微带八木天线
• 4.4.1 天线设计
• 4.4.2 两个端口分别馈电
• 4.4.2 两个端口同时馈电
• 4.5 小结
• 第五章 频率和方向图同时可重构的微带八木天线
• 5.1 引言
• 5.2 五元微带八木天线频率重构
• 5.2.1 低频工作
• 5.2.4 高频工作
• 5.3 小结
• 第六章 可重构分形微带贴片天线
• 6.1 引言
• 6.2 分形理论
• 6.3 分形在天线设计中的应用
• 6.4 一种Hilbert微带贴片天线的辐射特性
• 6.4.1 Hilbert微带贴片的构造
• 6.4.2 Hilbert微带贴片天线的辐射特性
• 6.5 单端口可重构Hilbert微带贴片天线设计
• 6.5.1 可重构Hilbert微带贴片天线一
• 6.5.2 可重构Hilbert微带贴片天线二
• 6.5.3 可重构Hilbert微带贴片天线三
• 6.6 双端口可重构Hilbert微带贴片天线设计
• 6.7 小结
• 第七章 天线测量
• 7.1 引言
• 7.2 阻抗测量
• 7.3 方向图测量
• 7.4 测量结果
• 7.4.1 复合槽加载可重构五元微带八木天线
• 7.4.2 可重构Hilbert微带天线二
• 7.4.3 双端口可重构Hilbert微带天线
• 7.5 小结
• 第八章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 作者在攻读博士学位期间的研究成果