ghz四單元陣列天線設(shè)計(jì)研究-資料下載頁
2025-01-16 04:56本頁面
【正文】 圖55有空氣隙的微帶天線結(jié)構(gòu)對(duì)于多層介電常數(shù)介質(zhì)的基板，其等效介電常數(shù)計(jì)算公式如下： (512) 其中：hi為各介質(zhì)層厚度，為各層相對(duì)介電常數(shù)，則是等效為一層介質(zhì)的介電常數(shù)?？諝鈱雍穸冗x20mm。 微帶貼片天線仿真，其中陣列天線的相對(duì)帶寬為3%、增益13dB，輸出阻抗為50Ω。陣元就選擇第3章中W=，≤d＜。，=125mm，為方便研究，先取d=95mm。圖52為在Layout中畫出的陣列天線，通過S參數(shù)仿真發(fā)現(xiàn)輸出阻抗、S參數(shù)性能都不是很理想，隨后主要通過調(diào)整陣元中矩形貼片的L和匹配線的L來改善輸出阻抗和S參數(shù)的性能，通過調(diào)整最后得到陣列天線的尺寸，其中陣元中矩形貼片的尺寸為W=，L=、L=25mm，匹配線的尺寸為W=、L=4mm，50Ω微帶線的尺寸為W=，L=25mm。由上面分析可知50Ω到200Ω的四分之一阻抗匹配線的特性阻抗為100Ω，L=λg/4，因?yàn)閃==，所以L≈，二級(jí)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中第一級(jí)200Ω阻抗和第二級(jí)100Ω的阻抗的L是任意的沒有做調(diào)整。圖56 四單元矩形微帶陣列天線 通過S參數(shù)仿真得到如圖57所示的結(jié)果，此頻率的S（1，1）=，S（1，1）為10dB以下的帶寬為75MHz，相對(duì)帶寬=（）/=%，輸出阻抗=50*（），非常接近50Ω，相對(duì)帶寬也超過了指標(biāo)所要求的3%，電壓駐波比與S（1,1）存在等式關(guān)系，即(T為反射系數(shù))，當(dāng)S（1，1）=，T=，因此VSWR=，滿足了設(shè)計(jì)的要求，即VSWR≤。 圖 57 S參數(shù)仿真結(jié)果，比要求的13dB小了一點(diǎn)。到此，基本完成了陣列天線的設(shè)計(jì)，指標(biāo)也基本達(dá)到要求，在設(shè)計(jì)中遇到的問題主要是匹配網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試，在調(diào)試中采取了兩種調(diào)試方案，第一種是調(diào)試四分之一阻抗匹配線的長寬，第二種是調(diào)試陣元的匹配線和矩形貼片的L，兩種方案都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，圖57和圖58是通過第二種方式后得到的結(jié)果，為了便于比較將第一種方式調(diào)試的結(jié)果顯示在圖59和圖510中，從圖中看出第一種方式的帶寬為130MHz，%，其他參數(shù)與第二種相差不大。圖58 仿真結(jié)果圖59 S參數(shù)仿真結(jié)果圖510 S參數(shù)仿真結(jié)果 陣元間距對(duì)天線的影響 以上設(shè)計(jì)的是陣元間距d=95mm的陣列天線，為了探討不同間距對(duì)天線性能的影響，在這里分別選取了d=75mm，80mm，85mm，90mm，100mm。在這里為了方便，主要用的是第二中調(diào)試方式，即調(diào)試陣元的匹配線和矩形貼片的L。下列各圖反應(yīng)的是不同d下的S參數(shù)仿真和增益等性能。圖511 d=100mm的S參數(shù)仿真和性能指標(biāo) 圖512 d=90mm的S參數(shù)仿真和性能指標(biāo)圖513 d=85mm的S參數(shù)仿真和性能指標(biāo)圖514 d=80mm的S參數(shù)仿真和性能指標(biāo)圖515 d=75mm的S參數(shù)仿真和性能指標(biāo)為容易理解，下圖列出了不同d對(duì)應(yīng)的參數(shù)變化，其中尺寸的單位都為毫米，從圖中可以看出間距較小的相對(duì)帶寬較大，間距為85mm的帶寬和增益都比較大，，其=125mm，因此d的取值介于75mm到100mm之間，由仿真結(jié)果可以得出d=。表51不同陣元間隔d對(duì)應(yīng)的天線參數(shù)陣元間隔d7580859095100矩形貼片WL匹配線尺寸WL4λg/4阻抗匹配線尺寸WL相對(duì)帶寬%5%%%%%增益(dB)30 結(jié)論 結(jié)論本章設(shè)計(jì)了四單元微帶陣列天線，采用并聯(lián)饋電，討論了陣元間隔對(duì)天線增益、相對(duì)帶寬的影響，在調(diào)試中遇到的問題主要是每一次調(diào)整間隔大小導(dǎo)致輸出阻抗沒有匹配到50Ω，S（1，1）曲線顯示的中心頻率也會(huì)偏移，主要通過調(diào)試陣元中矩形貼片的L和匹配線長度，使輸出阻抗匹配到50Ω。，了解到與通常的微波天線相比，微帶天線的一些主要優(yōu)點(diǎn)是：重量輕、體積小、剖面薄的平面結(jié)構(gòu)，可以做成共形天線；制造成本低，易于大量生產(chǎn)；厚度可以做得很薄2. 頻帶窄；因?yàn)橛袚p耗，所以增益較低；大多數(shù)微帶天線只向半空間輻射；
最大增益實(shí)際上受限制（約為20dB）；饋線與輻射元之間的隔離差；端射性能差；可能存在表面波；功率容量較低。但是有一些辦法可以減小某些缺點(diǎn)。例如，只要在設(shè)計(jì)和制造過程中特別注意就可抑制或消除表面波。
3. 在許多實(shí)際設(shè)計(jì)中，微帶天線的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它的缺點(diǎn)。在一些顯要的系統(tǒng)中已經(jīng)應(yīng)用微帶天線的有：移動(dòng)通信；衛(wèi)星通訊；多普勒及其它雷達(dá)；
無線電測高計(jì)；指揮和控制系統(tǒng)；導(dǎo)彈遙測；武器信管；便攜裝置；環(huán)境檢測儀表和遙感；復(fù)雜天線中的饋電單元；衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)；生物醫(yī)學(xué)輻射器。
這些絕沒有列全，隨著對(duì)微帶天線應(yīng)用可能性認(rèn)識(shí)的提高，微帶天線的應(yīng)用場合將繼續(xù)增多。 致謝 致 謝感謝導(dǎo)師***的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨。***老師追求真理、獻(xiàn)身科學(xué)、嚴(yán)以律己、寬已待人的崇高品質(zhì)對(duì)學(xué)生將是永遠(yuǎn)的鞭策。學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的工作自始至終都是在老師全面、具體的指導(dǎo)下進(jìn)行的。在仿真過程中，老師耐心細(xì)致、深入淺出的講解令學(xué)生獲益匪淺，大大加快了論文的進(jìn)度。不倦的精神、高度的責(zé)任感、淵博的學(xué)識(shí)、敏銳的思維使作者終生難忘，并激勵(lì)奮進(jìn)。謹(jǐn)此學(xué)生向?qū)煴硎局孕牡母兄x和崇高的敬意。感謝同窗學(xué)友在課題研究上給予的關(guān)心和幫助，在與他們的討論甚至爭執(zhí)中，往往會(huì)糾正一貫的錯(cuò)誤觀點(diǎn)并會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)。最后，感謝所有給予過幫助的人們。 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)[1] [M]. 國防工業(yè)出版社, 1988.[2] [M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,.[3] (美)()斯塔茲曼(Stutzman,) .(美)[M].:人民郵電出版社,.[4] (美)[M].北京:電子工業(yè)出版社,.[5] 宋錚,[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,.[6] [M].北京:清華大學(xué)出版社,.[7] [M].北京:高等教育出版,.[8] [M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,.[9] [M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,.[10] [M].畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I
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