论文摘要
随着现代雷达、电子对抗和无线通信的飞速发展，电子设备的体积日益小型化，迫切需要天线具有多频带、宽频带和小型化等特性，平面印刷天线成为这个领域的重要研究方向。同时，为了适应现代通信的发展，天线就必须满足低成本、低剖面、高增益、极化复用和波束扫描等要求，连续切向节天线正是可以满足这些要求的新型天线。本文结合科研课题，以多频带、超宽带平面印刷天线及连续切向节天线阵列为设计目标，对多频带、超宽带平面印刷天线、连续切向节天线阵列进行了深入研究。作者的主要研究成果可概括为：1.对多频带平面印刷天线进行了研究。针对WLAN和WiMAX无线通信系统的指标要求，设计了一款双矩形环平面印刷天线，采用由单枝节变形得到终端开路的矩形单极子，通过将两个矩形单极子在合适的位置相连接，实现了天线的多频特性；设计了一款“U”形平面印刷天线，采用和辐射贴片形状相同的开路短截线，通过耦合馈电，实现了天线的多频特性，改善了天线的辐射方向图；设计了一款小型化平面印刷缝隙天线，通过在地板上开非对称的“G”形辐射缝隙和耦合馈电相结合，实现了天线的多频特性。根据设计结果，制作了这三种多频带印刷天线的实验模型，测试结果表明，这三种天线均具有良好的多频带性能。2.对陷波超宽带平面印刷天线进行了研究。为了抑制超宽带无线通信系统与WLAN和WiMAX系统或X波段卫星通信频段之间的潜在干扰，设计了一款平面印刷缝隙天线，采用渐变缝隙实现天线的宽频带特性，曲折线缝隙实现天线的陷波特性并有效减小了陷波带宽，同时分析了陷波结构的工作原理，给出了等效电路；利用辐射贴片的结构特点、采用长条裂缝和多条“U”形缝隙实现天线的双陷波及多陷波特性，并设计了双陷波及多陷波平面印刷天线。根据设计结果，制作了这三种陷波超宽带平面印刷天线的实验模型，测试结果表明，这三种天线均具有良好的陷波超宽带性能。3.对串馈连续切向节天线进行了研究。结合连续切向节技术对其单元特性进行了研究，将两个切向节并联组成辐射单元避免了栅瓣出现，采用串馈网络对各个辐射单元进行馈电，并利用馈电端口转换网络实现了标准波导到宽边波导的过渡。分别设计Ka频段和Ku频段串馈连续切向节天线，实现了高增益、高效率特性，给出了串馈连续切向节天线的总体设计结果。4.对并馈连续切向节天线进行了研究。分别设计并馈连续切向节天线的辐射单元、并馈网络和反射面式馈电网络。设计的反射面式馈电网络可以保证馈电网络的宽带特性。给出了并馈连续切向节天线的总体设计结果。文中还制作了实验模型，并进行了实验测试。5.对连续切向节天线极化及波束扫描技术进行了研究。提出了一种双极化连续切向节结构，设计了该阵列的多端口馈电网络，组成双极化天线阵列，实现了高增益高效率高隔离度的特性；提出了一种曲折线式圆极化器，与连续切向节天线组成圆极化阵列，轴比特性良好；提出了一种波束扫描连续切向节技术，对其单元扫描特性进行了研究，初步设计了波束扫描天线阵列。最后，给出了阵列的仿真结果。