超宽带印刷缝隙和空气介质天线的研究

论文摘要

无线通信系统的迅猛发展带来了天线行业的勃勃生机,各种军事需求也推动着天线设计的不断更新。近年来,超宽带小型化天线已成为国际天线研究的前沿之一。本论文对超宽带缝隙天线和空气介质劈形天线作了较深入的研究,提出了几种创新性设计,并进行了实验验证。论文主要包括以下内容。首先,对宽带微带天线和空气介质天线的研究现状进行了综述,并介绍了用于分析这些天线的时域有限差分法、有限元法、矩量法等数值计算方法,给出了这些方法的比较。其次,提出一种新型带扇形馈源的印刷缝隙天线,比已有国内外文献中的同类形天线具有更宽的阻抗带宽,达114%,其比带宽为3.65:1且方向图稳定;在此基础上,通过分形结构的引入,对扇形馈源进行分形设计,进一步提高了天线带宽。第三,本章在前章天线的基础上,提出一种超宽带高增益印刷缝隙天线,通过引入金属反射板和附加圆形贴片,不但达到了天线单向辐射,而且获得102%的阻抗带宽,在频带内测得5.5dB到7.8dB增益,并通过延伸介质基片而具有较宽的波束宽度。第四,采用劈形空气介质与树叶形贴片,实现了8.8:1的比带宽（反射损失不大于-10dB）,覆盖3.05GHz至26.8GHz频率范围。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 宽带微带天线
• 1.2.1 厚基板和异形基板
• 1.2.2 附加寄生贴片
• 1.2.3 电磁耦合馈电
• 1.2.4 微带贴片开槽
• 1.2.5 分形结构
• 1.3 宽带印刷缝隙天线
• 1.3.1 渐变印刷缝隙天线
• 1.3.2 矩形窄缝印刷天线
• 1.3.3 宽缝印刷天线
• 1.3.4 共面波导馈电印刷缝隙天线
• 1.4 空气介质填充宽带天线
• 1.5 天线的数值方法
• 1.5.1 时域有限差分法
• 1.5.2 有限元法
• 1.5.3 矩量法
• 1.5.4 有限积分法
• 1.5.5 方法比较
• 1.6 本论文内容与主要贡献
• 第二章 宽带扇形馈源缝隙天线
• 2.1 引言
• 2.2 扇形馈源缝隙天线
• 2.2.1 扇形枝节分析
• 2.2.2 天线结构与分析
• 2.2.3 实验结果
• 2.2.4 结论
• 2.3 分形天线的引入
• 2.3.1 分形天线分析
• 2.3.2 天线结构
• 2.3.3 天线分析
• 2.3.4 结论
• 第三章宽带高增益宽波束缝隙天线
• 3.1 引言
• 3.2 展宽波束设计
• 3.3 宽带高增益宽波束缝隙天线
• 3.3.1 天线设计与分析
• 3.3.2 实验结果
• 3.3.3 结论
• 第四章 超宽带空气介质劈形天线
• 4.1 引言
• 4.2 劈形天线谐振频率
• 4.3 超宽带空气介质劈形天线
• 4.3.1 天线结构
• 4.3.2 实验结果
• 4.3.3 结论
• 第五章 折合缝隙对数周期天线
• 5.1 引言
• 5.2 共面波导馈电
• 5.2.1 解析法计算特性阻抗
• 5.2.2 软件计算特性阻抗
• 5.3 折合缝隙对数周期天线
• 5.3.1 共面波导折合缝隙天线
• 5.3.2 天线结构与分析
• 5.3.3 结论
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读博士学位期间发表和完成的论文