【正文】 地板上開槽技術(shù) !貼片采用折疊技術(shù) ,微帶貼片表面電流直接依賴于貼片的幾何結(jié)構(gòu) ,通過在貼片表面開槽或改變貼片邊緣的形狀引入的擾動(dòng)使電流曲折繞行 ,從而使有效路徑變長 !貼片諧振 頻率降低 通過加載技術(shù) ,也可以有效的獲得微帶天線小型化技術(shù) 。電磁場的耦合度 由接地板孔徑或刻槽的形狀、尺寸以及位置決定。例如利用寬帶的威爾金森功分器饋電的圓極化微帶天線，可以實(shí)現(xiàn)較大的帶寬需求。在一些空氣動(dòng)力性能及重量不甚苛刻的場合，這種方法還是行之有效的。有研究表明，阻抗帶寬提高到 90%，增益帶寬提高到 70%的單個(gè)天線單元己經(jīng)研究成功。但在電子戰(zhàn)、雷達(dá)等許多應(yīng)用場合，要求系統(tǒng)必須具備寬的頻帶。如圖 ，終端匹配負(fù)載的接地工作利用一端開路的四分之一波長枝節(jié)來完成，不用在基片上打孔，簡化了制作工藝。 還有一種雙饋點(diǎn)型的圓極化微帶天線，就是用 3db定向耦合器， 在直通 和耦合 端口有 90176。通過以上公式可以 計(jì)算出微帶天線的品質(zhì)因數(shù) ,從而可以計(jì)算出簡并分離單元的大小。 對(duì)于 A型， 12| / | Qss??，對(duì)于 B型， 1| / |Qss??，對(duì)于 C型， 1| / | Qss??。 它無需任何移相網(wǎng)絡(luò)和功率分配器就可以實(shí)現(xiàn)圓極化輻射 。 相位差 ,必須在矩形微帶天線上附加一個(gè)簡并模分離單元 ,使簡并模的諧振頻率產(chǎn)生分離 。 圓極化天線的實(shí)現(xiàn) 微帶天下的優(yōu)點(diǎn)之一就是便于實(shí)現(xiàn)圓極化，其實(shí)現(xiàn)圓極化的方法有如下兩種，（ 1）單點(diǎn)饋電（ 2）多點(diǎn)饋電，多點(diǎn)饋電我們主要討論兩點(diǎn)饋電。而雷達(dá)目標(biāo) (如飛機(jī)、導(dǎo)彈等等 )一般是非簡單對(duì)稱體，它對(duì)于圓極化波的反射波是橢圓極化波，故具有同旋向的圓極化成分。例如 :國際通信衛(wèi)星 V號(hào)上的 4GHz多波束發(fā)射天線輻射右旋圓極化波，形成兩 個(gè)東、西 半球波束氣同時(shí)也輻射左旋圓極化波，形成兩個(gè)照射不同地區(qū)的“區(qū)域波束”，這四個(gè)波束都工作于 4GHz頻段而互不干擾，從而實(shí)現(xiàn)四重頻譜服用，增加了通信容量。 (4 )天 線 若 輻 射左旋圓極化波，則只接受左旋圓極化波而不接收右旋圓極化波 ,反之，若天線輻射右旋圓極化波， 則只接收右旋圓極化波。作為特例，一個(gè)線極化波可以分解為兩個(gè)旋向相反、振幅相等的圓極化波。若沿傳播方向按右手螺旋旋轉(zhuǎn)，稱之為右旋圓極化波 。 圓極化波的性質(zhì) 根據(jù) 天 線 輻射的電磁波是線極化或圓極化，相應(yīng)的天線稱為線極化天線或圓極化天線。當(dāng)前用微帶天線實(shí)現(xiàn)圓極化輻射主要有幾種方法 :一點(diǎn)饋電的單片圓極化微帶天線 。 (2)一個(gè)圓極化波可以分解成兩個(gè)在空間上 !時(shí)間上均正交的等幅線極化波 。 HFSS 精確度也比較高，并且仿真時(shí)間較短，不過物理模型的建模比較麻煩。但是其數(shù)值解的穩(wěn)定性要受時(shí)間步長和空間步長的限制。其優(yōu)點(diǎn)是物理概念清楚，計(jì)算簡 單 。 桂林電子科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 9 頁 共 80 頁 相對(duì)于傳統(tǒng)的傳輸線模型和腔模型理論，積分方程法還有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn) 確性、完整性和計(jì)算復(fù)雜性。 在腔模理論分析方法中有三點(diǎn)假設(shè)： （ 1）由于介質(zhì)基片的厚度 0h ??? ， ，腔內(nèi)電場只有垂直于上下電壁的縱向分量，磁場只有平行于電壁的橫向分量； （ 2）由于 0h ??? ，腔內(nèi)的電 磁場沿縱向無變化； （ 3）在四周壁上垂直于邊緣的電流分量近似為零，即忽略磁場的切線分量 ； 正是由于這些假設(shè)比較合理，腔模理論的分析方法得到了與試驗(yàn)相符的結(jié)論。因此盡管傳輸線模型易于使用，但是很多結(jié)構(gòu)類型不 能使用它來分析。 微帶天線的縫隙等效圖如圖 （ c）所示，在對(duì)縫隙進(jìn)行分析時(shí)，采用如圖 所示的坐標(biāo)系 ，假設(shè)縫隙上的電壓為 U ，則縫隙的切線電場為： /xE U h? （ 22） 縫隙上的等效磁流為： 2m UJzh? （ 23） 桂林電子科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 7 頁 共 80 頁 假設(shè)磁流在 x 和 z 方向上的分布都是均勻的。 在這種模型中，矩形貼片微帶天線被等效為一段微帶傳輸線。微帶天線現(xiàn)在已經(jīng)有很多種分析方法，大體上可以分為解析方法和數(shù)值方法兩大類。因此，兩開路端的水平分量電場可以等效為無限大平面上同向激勵(lì)的兩個(gè)縫隙，天線貼片就可以表示為相距/2gL ?? ，長度為 W 的兩個(gè)縫隙，縫隙寬度為 l? ，如圖 （ c）所示。 微帶天線的輻射原理 當(dāng)前 ，由于分析微帶天線的方法 有所 不同，對(duì)它的輻射原理 也有著有不同的說法?；ǔＨ〗殡姵?shù)較低（ ），的材料，這樣可以產(chǎn)生較強(qiáng)的邊緣輻射。之后，基于微帶天線的許多優(yōu)點(diǎn)，微帶天線得到了廣泛的研究和發(fā)展，從而使微帶天線獲得了多種應(yīng)用，并且在微波天線這個(gè)廣闊的領(lǐng)域里，作為一個(gè)分立的整體而建立起自己的課題。若天線的最高工作頻率為 maxf ，最低工作頻率為 minf ，對(duì)于窄頻帶天線，常用相對(duì)帶寬 m a x m in 0[( ) / ].1 0 0f f f? ％，對(duì)于超寬帶天線，常用絕對(duì)帶寬來表示，即 maxinff 來表示。輸入阻抗的計(jì)算式比較困難的，因?yàn)檫@需要準(zhǔn)確的知道天線上的激勵(lì)電流，除了少數(shù)天線外，大多數(shù)天線的輸入阻抗在工程中一般采用近似計(jì)算。例如，線極化不 能接收波中與其極化方向垂直的線極化波，圓極化天線不能接收與其旋向相反的極化分量。 （ 3） 增益系數(shù) 增益系數(shù)表示了天線的定向收益程度，增益系數(shù)定義為：在同一距離及相同輸入功率條件下，天線在最大輻射方向上的輻射功率密度 maxS 和理想無方向性天線的輻射功率密度 0S 之比 ，記為 G，用公式表示如下： max0SG s? （ 13） （ 4） 天線的極化 天線的極化是 指該天線在給定方向上遠(yuǎn)區(qū)輻射場的空間取向，一般而言，特指該天線在最大輻射方向上的電場空間取向。方向圖就是與天線等距離處，天線輻射場大小在空間中的相對(duì)分布隨方向變化的圖形，一句歸一化方向函數(shù)而繪出歸一化方向圖。 （ 1） 方向函數(shù) 由電基本振子的分析可知，天線輻射出的電磁波雖然為一球面波，但卻不是均勻球面波。同一天線作為發(fā)射或接收的基本特性參數(shù)是相同的。在 無線電 設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的部件。 自赫 茲 和 馬 可尼 發(fā) 明了天 線 以來，天 線 在社會(huì)生活中的重要性與日 俱 增，如今已成不可或缺之 勢 。 Aperture coupling 目 錄 第一章 緒論 ........................................... 1 天線簡介 ..................................................... 1 天線的出現(xiàn)及發(fā)展 ........................................... 1 天線的基本概念 ............................................. 1 天線的基本電參數(shù) ........................................... 1 第二章 微帶天線 ........................................ 4 微帶天線的出現(xiàn)及發(fā)展 ......................................... 4 微帶輻射器 ................................................. 4 微帶天線的基本概念 ......................................... 4 微帶天線的優(yōu)缺點(diǎn) ........................................... 4 微帶天線的輻射原理 ........................................... 5 微帶天線 的基本分析方法 ....................................... 6 傳輸線模型理論 ............................................. 6 腔模理論 ................................................... 8 積分方程法 .................................................. 8 時(shí)域有限差分法（ FDTD） ..................................... 9 第三章 微帶天線圓極化技術(shù) ............................. 10 圓極化波概述 ............................................... 10 圓極化波的產(chǎn)生 ............................................ 10 圓極化波的性質(zhì) ............................................ 10 圓極化微帶天線的主要電參數(shù) ................................ 11 圓極化天線的實(shí)現(xiàn) ........................................... 11 單饋電圓極化微帶天線 ...................................... 11 雙饋點(diǎn)法圓極化微帶天線 .................................... 13 第四章 圓極化微帶天線小型化和寬頻帶技術(shù) ............... 15 圓極化微帶天線的寬頻帶技術(shù) .................................. 15 微帶天線展寬頻帶的方法 .................................... 15 圓極化陣列天線 ............................................ 16 微帶天線小型化技術(shù) .......................................... 17 微帶天線小型化的方法 ...................................... 17 第五章 HFSS 設(shè)計(jì)圓極化微帶天線 ........................ 19 HFSS 簡介 .................................................... 19 圓極化微帶天線的設(shè)計(jì) ........................................ 19 圓極化天線設(shè) 計(jì)理論分析 .................................... 19 圓極化微帶天線的設(shè)計(jì)仿真 .................................. 21 第六章 結(jié)論 .......................................... 29 謝辭 ................................................. 30 參考文獻(xiàn) ............................................. 30 桂林電子科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 1 頁 共 80 頁 第一章 緒論 天線簡介 天線的出現(xiàn)及發(fā)展 德國卡 爾 斯 魯 厄工學(xué)院的赫 茲 教授在 1886 年建立了第一個(gè)天 線 系 統(tǒng) ，他當(dāng)時(shí) 裝配的 設(shè)備 如今可描述 為 工作在米波波 長 的完整元 線電 系 統(tǒng) ，其中采用了 終 端加 載 的偶極子作 為發(fā) 射天 線 ，并采用了 諧 振方 環(huán) 作 為 接收天 線 。運(yùn)用了前面章節(jié)所述的基本理論，討論了三種可以實(shí)現(xiàn)圓極化微帶天線的方法，重點(diǎn)討論了口徑耦合饋電的圓極化微帶天線的設(shè)計(jì)，通過對(duì)三種方法的比較 ，由于 口徑耦合饋電的方式較其他兩種更有優(yōu)勢，最后制作了口徑耦合饋電的天線實(shí)物，通過實(shí)際測量，成功的實(shí)現(xiàn)了 到 的帶寬，并且在帶寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了較好的駐波比特性和輻射特性。 提供全套畢業(yè)設(shè)計(jì)，各專業(yè)都有 編號(hào)： 題 目： 口徑耦合 圓極化微帶天線設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：