基于平面分形天线的方向图可重构天线研究

论文摘要

本论文结合973项目——“基带处理与天线协同”,侧重对方向图可重构分形天线进行了研究。提出了多种方向图可重构的天线方案,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。本文简要介绍了可重构天线和分形天线的产生背景以及国内外研究现状,对天线的辐射机理进行了介绍,并且介绍了微带天线的相关知识,重点包括微带天线的辐射机理、分析方法、馈电技术和当今微带天线的两个重要发展方向——宽带和小型化。接下来介绍了分形结构及分形天线的一些基本概念和理论。本文首先提出了一种新型的由Hilbert二阶曲线发展而来的贴片结构,并设计了三种不同形式的可重构方案,通过开关的通断调节天线的状态使天线均能实现E面方向图扫描。此天线相比高阶Hilbert曲线构造的天线具有频带宽,频率低,结构简单、易制作加工、性能良好等优点。随之分析了天线介质基片的介电常数和尺寸变化对天线性能的影响,所得结果均与理论分析相对应。本文其次对Hilbert二阶曲线构造而成的可重构微带天线进行了更为深入的研究,通过对Hilbert可重构天线方向图的观察,引入了另一种构造微带贴片的方案,并实现了E面方向图可重构的设计。除此之外,还取得了该贴片部分数据的改变对天线性能的影响,以及用几种不同的措施改善了天线性能。改善后天线的相对带宽由11.8%提高到87.3%,且谐振频率分别减小1.49GHz和2.14GHz。本文根据仿真的结果设计制作了天线,测试结果与仿真结果基本吻合。在介绍了前面各部分的基础上,本论文在最后部分对课题阶段所做的工作进行了总结,并对后续研究工作进行了展望。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 可重构天线
• 1.1.2 分形天线
• 1.2 方向图可重构天线的研究概况
• 1.3 本文主要研究内容和创新
• 第二章 微带天线的基本理论
• 2.1 电磁辐射的基本理论
• 2.1.1 电流源 （J|-） 的矢量位 （A|-） 和磁流源（M|-） 的矢量位（F|-）
• 2.1.2 远场辐射
• 2.2 微带天线
• 2.2.1 微带天线的辐射机理
• 2.2.2 分析方法
• 2.2.3 馈电技术
• 2.2.4 宽带和小型化
• 2.3 小结
• 第三章 分形结构与分形天线
• 3.1 分形结构
• 3.1.1 分形的定义
• 3.1.2 分形的分类
• 3.1.3 分形维数
• 3.2 分形天线
• 3.2.1 几种常见的分形天线
• 3.2.2 分形天线的小型化及多频带应用
• 3.3 小结
• 第四章 可重构天线的设计
• 4.1 一种Hilbert微带贴片天线的辐射特性
• 4.1.1 Hilbert微带贴片的构造
• 4.1.2 Hilbert微带贴片天线的辐射特性
• 4.2 可重构Hilbert微带贴片天线设计
• 4.2.1 可重构Hilbert微带贴片天线一
• 4.2.2 可重构Hilbert微带贴片天线二
• 4.2.3 可重构Hilbert微带贴片天线三
• 4.3 关于可重构Hilbert微带贴片天线的讨论
• 4.3.1 介电常数
• 4.3.2 介质基片的尺寸
• 4.4 小结
• 第五章 可重构天线的制作及改进
• 5.1 Hilbert贴片天线的形式
• 5.1.1 Hilbert微带贴片的构造
• 5.1.2 贴片天线的辐射特性
• 5.1.3 可重构Hilbert微带贴片天线设计
• 5.2 关于可重构Hilbert微带贴片天线的讨论
• 5.2.1 天线贴片尺寸的变化
• 5.2.2 介质基片厚度的变化
• 5.3 对可重构天线性能的一些改善
• 5.3.1 天线工作在宽频带下
• 5.3.2 在激励贴片上开槽
• 5.3.3 利用双层结构
• 5.3.4 实物天线的制作及测试
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 后期展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢