【正文】 目 錄第一章 本論文的研究背景及研究意義 1 1 2 國(guó)內(nèi)外使用背景及其發(fā)展趨勢(shì) 2 3第二章 理論及技術(shù) 4 4 5 5 6 7 9第三章 微帶天線基本知識(shí) 10 10 10 11 12 12 12 12 13第四章 圓極化微帶天線 15 15 15 16 16 圓極化微帶天線設(shè)計(jì) 18 19 20 21 21 24 25致 謝 26第一章 緒論 作為無線電傳輸和偵查檢測(cè)系統(tǒng)中不能或缺的重要組成部分，天線是電磁波發(fā)射與接收的最常見設(shè)備。在該年代雷達(dá)的出現(xiàn)，很大程度上對(duì)微波技術(shù)的應(yīng)用的發(fā)展產(chǎn)生了很大的促進(jìn)作用?，F(xiàn)今，全向天線的地位與作用日漸凸顯。從線陣發(fā)展到圓陣，從平面陣發(fā)展到共形陣，到如今的圓極化微帶天線陣。而在饋電方式與貼片形狀已知的情況下可以得到目標(biāo)諧振，輸入阻抗，極化及模式等各個(gè)參量。其主要手段有輻射元結(jié)構(gòu)，天線陣列結(jié)構(gòu)和多點(diǎn)饋電結(jié)構(gòu)等。將電基本振子放置在坐標(biāo)原點(diǎn)，在自由空間產(chǎn)生的場(chǎng)為 （） （） （） （）K為空氣中電磁波的波數(shù)，進(jìn)區(qū)場(chǎng)場(chǎng)為 （） （） （） （）可以看到，近區(qū)場(chǎng)是一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)，并無向外輻射的能量。其作用簡(jiǎn)單來講就是將導(dǎo)線中波導(dǎo)轉(zhuǎn)化成電磁波輻射到自由空間或接收空間中的電磁波轉(zhuǎn)化成波導(dǎo)進(jìn)入饋線傳播。在到達(dá)天線時(shí)，電流會(huì)醉著天線的上下部分分開而產(chǎn)生上正下負(fù)的電荷分布，進(jìn)而產(chǎn)生電壓，于是產(chǎn)生電場(chǎng)。天線種類眾多，其分類依據(jù)如下：1） 以其用途為分類依據(jù)可分為電視天線，廣播天線，導(dǎo)航天線，通信與雷達(dá)天線。但天線通常還是細(xì)化為兩大類別，線天線與面天線。通過垂直的平面和水平的平面分別對(duì)空間中的輻射進(jìn)行剖析來表示在不同方向上的電磁波功率大小及其方向性，叫做天線輻射的方向圖。2. 方向系數(shù)定義式： （）在以與天線同一長(zhǎng)度為距離面上，為最大輻射方向上的功率密度，為在該距離面上的電場(chǎng)強(qiáng)度，同一功率的非方向性天線功率密度為該距離面上的電場(chǎng)強(qiáng)度?？梢员磉_(dá)為方向系數(shù)與天線在其理論值上的效率的乘積。實(shí)際中應(yīng)盡量降低其電抗分量至其值可忽略。12. 回波損耗入射功率與反射功率之比。帶來的研究?jī)r(jià)值和實(shí)用價(jià)值已讓它成為當(dāng)下的熱門話題，下文將從它的基本性能和研究發(fā)展對(duì)其闡述。2） 在介質(zhì)和導(dǎo)體中有損耗，若介電常數(shù)過大還會(huì)形成表面波使其輻射效率降低。通常狀況下，頻率可以大大影響天線的各項(xiàng)參數(shù)，因此各天線性能參數(shù)的頻率性能直接決定著天線的帶寬。在等效的微帶傳輸線兩側(cè)的電場(chǎng)分布可以分為一個(gè)組互相垂直的豎直分量與橫向分量，豎直分量相互反相而橫向分量同相，所以在豎直方向分量互相抵消而在橫向?yàn)閮煞至侩妶?chǎng)進(jìn)行同相疊加。對(duì)于矩形微帶貼片天線，采用一維空間的傳輸線模型法即可，其優(yōu)點(diǎn)是便于分析結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 分析的主要依據(jù)是在規(guī)定腔內(nèi)找到一個(gè)主模從而計(jì)算出各類如品質(zhì)因數(shù)等性能參數(shù)。側(cè)饋?zhàn)杩蛊ヅ鋾r(shí)往往因?yàn)槲炀€的邊緣阻抗不符合微波器件通用的50系統(tǒng)，因此在對(duì)天線饋電時(shí)的設(shè)計(jì)時(shí)為了使其符合阻抗要附加一段四分之一波長(zhǎng)長(zhǎng)度的阻抗轉(zhuǎn)換器。當(dāng)時(shí)變電場(chǎng)矢量端沿著傳播方向看去要以左手握手式旋轉(zhuǎn)即為左旋圓極化波反之為右旋圓極化波。這就是圓極化天線的一個(gè)重要特性成為旋向的正交性。4. 通過天線陣的疊加構(gòu)成的圓極化微帶天線。主要有：1． 輸入阻抗 天線的輸入阻抗定義為端口的饋電電壓與其電流之比，天線與饋線連接點(diǎn)記為天線輸入端，其在饋電時(shí)產(chǎn)生的類似于阻抗的性質(zhì)叫做輸入阻抗。副瓣電平增大；前后輻射比下降等。微帶圓極化波天線的左旋與右旋原理較為簡(jiǎn)單，因?yàn)橥S線的饋電點(diǎn)位于輻射貼片的對(duì)角線位置時(shí)，可以激發(fā)和兩個(gè)模式，且兩模式互相垂直正交。于是又衍生出許多針對(duì)結(jié)構(gòu)上改進(jìn)的技術(shù)，像使用特殊形狀的輻射元和更好的饋電結(jié)構(gòu)，采用堆疊結(jié)構(gòu)增加寄生單元，縫隙法等。因?yàn)榻殡姵?shù)與品質(zhì)因數(shù)往往與基板厚度相關(guān)，減小基板的介電因數(shù)或增大厚度可導(dǎo)致品質(zhì)因數(shù)的減小，進(jìn)而展寬天線的帶寬。2. 與無方向性天線總增益相對(duì)的是天線增益，其實(shí)質(zhì)為正交功率的綜合增益，增益的公式表達(dá)為：式中和分別表示正交極化的兩個(gè)分量功率的部分增益。2） 利用極化圖形測(cè)量：橢圓極化的最為重要的一種特殊形式為圓極化，其主要各個(gè)參數(shù)的測(cè)量方法是通過測(cè)量橢圓極化的方法類比計(jì)算得出軸比帶寬。 同軸單饋電圓極化微帶天線Fig Single coaxial feed circular polarization microstrip antenna4. 5簡(jiǎn)單微帶左右圓極化天線示意圖Fig Simple sketch about microstrip circularly polarized antenna由前文介紹我們可以用仿真軟件對(duì)其各個(gè)參數(shù)進(jìn)行考察。通過HFSS軟件進(jìn)行優(yōu)化仿真，將會(huì)得到以下仿真結(jié)果：基板厚度h=，其他參數(shù)不變： 改變基板厚度前天線帶寬圖Fig Change the substrate thickness before antenna bandwidth當(dāng)基板厚度h=，其他參數(shù)不變時(shí)： 改變基板厚度后天線帶寬圖Fig Change the substrate thickness after antenna bandwidth可以看出，當(dāng)基板厚度增加時(shí)帶寬會(huì)有影響而加寬。其天線結(jié)構(gòu)如下圖： 新型圓極化縫隙天線示意圖Fig New type of circular polarization slot antenna該兩個(gè)切角的角度差會(huì)改變頻率的諧振點(diǎn)，通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)可得出最佳角度差為80176。 通信專業(yè)領(lǐng)域分為硬件與軟件方向，而硬件方向最重要的設(shè)備就是天線。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等）。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。在天線日益發(fā)展的今天，微帶天線的作用不容小覷。圓極化微帶天線的缺點(diǎn)如帶寬較窄增益較小等是日后微帶天線發(fā)展最有待努力改進(jìn)的方向，除了傳統(tǒng)的方法如增加厚度，增大品質(zhì)因數(shù)，附加電路等，通過創(chuàng)新人們已經(jīng)開創(chuàng)了非對(duì)稱切角通過多頻帶合并增大帶寬。當(dāng)改變多次基板厚度時(shí)方向圖產(chǎn)生畸變，這是由于基板厚度超過一定范圍后會(huì)產(chǎn)生高次模使得方向圖嚴(yán)重惡化，其好處是增加帶寬手段其實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)便但具有嚴(yán)重的局限性。我們可以通過此圖找到輻射貼片的大致取值范圍，使得諧振頻率為目標(biāo)頻率。將兩天線的最大輻射方向?qū)?zhǔn)，讓接收天線圍繞著接收和發(fā)射天線的連線軸