【正文】 北京：電子工業(yè)出版社， [6] 項(xiàng)陽等．一種寬帶圓極化微帶天線陣的設(shè)計與制作［ J］ .電波科學(xué)學(xué)報． 2020，23 [7] 孫莉等．小型多饋源寬頻微帶天線分析與設(shè)計［ J］ . 微波學(xué)報 2020， 23( 6) . [8] Pozar Dm and Duffy S M A dual band circularly polarized ape~ure— coupled stacked microstrip antenna for~obal position satellite． IEEE Trans on Antennas Propagat． Vol 45， Nov． 1997 [9] David . . Publishing House of Electronics [10]Bao Xiu Long， Ammann M J， McEvoy Patrick． Microstripfed wideband circularly polarized printed antenna［ J］ .IEEE Transactions on Antennas and Propagation， 2020， 58( 10) 。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 30 頁 共 35 頁 謝辭 參考文獻(xiàn) [1] 鮑爾 I J，布哈蒂亞 P．微帶天線．北京：電子工業(yè)出版社． 1985. [2] 張鈞等 .微帶天線理論與工程 .北京 :國防工業(yè)出版社， 1988. [3] 鐘順時 .微帶天線理論與應(yīng)用 [M].西安電子科技大學(xué)出版社 , 1991. [4] Kraus JD,Marhefka R J 著 ,章文勛 ,譯 .天線 (第三版 )[M].北京 :電子工業(yè)出版社 , 2020. [5] 路德維格（ ）王子宇等譯。最后，嘗試了用口徑耦合饋電的方式，雖然是兩層，但是尺寸明顯變小， 在這種情況下的仿真，可變因素就變得較多，貼片尺寸，耦合縫隙的大小，位置等都會對結(jié)果產(chǎn)生影響，關(guān)鍵是把握好天線參數(shù)的控制變量，比如諧振頻率，必須把握好那些因素會對它產(chǎn)生影響， 只要把握好了這些規(guī)律，就可在仿真中實(shí)現(xiàn)較好的指標(biāo)。 剛開始確立方案的時候， 決定了用單片切角型的貼片來實(shí)現(xiàn)圓極化， 但經(jīng)過多次調(diào)試，始終沒有達(dá)到 ，后來又多次改變了天線的形狀，嘗試了圓形，蝶形，矩形加半圓的方式，雖然有所改善，但是依舊沒有實(shí)現(xiàn)指標(biāo)。 在天線的測試過程中，由于加工或是耦合縫隙對準(zhǔn)存在誤差的問題，一開始并沒有完全實(shí)現(xiàn)指標(biāo)，后來用銅皮不斷的調(diào)試，才得到了上圖的結(jié)果。此種饋電方式的天線實(shí)現(xiàn)了從 ，在這種情況下，耦合縫隙的尺寸，貼片的大小，空氣層的厚度都會對 s參數(shù)產(chǎn)生影響。 極化微帶天線的設(shè)計 口徑耦合饋電是上世紀(jì)八十年代提出的一種饋電方式 ，采用疊層結(jié)構(gòu)， 疊層之間通過地面分開，饋線與微帶貼片之間通過接地面上的窄縫進(jìn)行耦合 ， 口徑耦合饋電天線的各部分之間是分離的，可以分別進(jìn)行優(yōu)化，制作工藝也相對簡單；口徑耦合貼片具有更多的設(shè)計參數(shù)，方便設(shè)計；采用這種饋電方式的天線上沒有劇烈的電流不連續(xù)點(diǎn)，相對較容易建模和分析；此外，口徑耦合天線的阻抗匹配很容易調(diào)節(jié)，所以通常具有顯著的阻抗帶寬。 圖 天線駐波比 圖 天線 3d增益圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 26 頁 共 35 頁 結(jié)果分析 :可以看出，天線的增益為 ，但是我們也看到了天線的旁瓣較大，方向性不好，這可能是天線之間的陣元距離較大所致。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 24 頁 共 35 頁 圖 圓極化陣列天線的模型 經(jīng)過 hfss仿真和優(yōu)化后，可得各個參數(shù)如下： 圖 天線 s11 結(jié)果分析：可以看出，天線的阻抗帶寬較大，達(dá)到了 ，天線陣列的很多因素都會影響到 s11，比如單元尺寸，匹配線尺寸，陣元之間的間距等。 陣列天線需注意阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，根據(jù)微帶傳輸線四分之波長的變換性，可設(shè) 計如下匹配網(wǎng)絡(luò)。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 23 頁 共 35 頁 圖 天線軸比 結(jié)果分析：可以看出 3db圓極化帶寬為 ，圓極化帶寬非常小。但是我們也看到了天線的 10db以下的阻抗帶寬為 ，并沒有達(dá)到設(shè)計指標(biāo) 。相位差 ,必須在矩形微帶天線上附加一個簡并模分離單元 ,使簡并模的諧振頻率產(chǎn)生分離。相位差。 圓極化微帶天線的設(shè)計仿真 根據(jù)上面的理論，我 們可知，圓極化微帶天線的設(shè)計有多種方法，下面我們將討論三種設(shè)計方案，實(shí)現(xiàn)所需指標(biāo)。這樣，矩形微帶天線的方向性函數(shù)就可以表示為： si n ( si n c o s ) si n ( c o s )22( , ) si n c o s( c o s )2si n c o s ( c o s )22k h k wkLFk h k w? ? ?? ? ? ?? ? ?? （ 57） 工程上關(guān)心較多的 是 E面和 H面的方向圖，于是可以得到 E面方向函數(shù)為： si n ( si n )2( , ) c o s( c o s )2c o s2EkhkLFkh?? ? ??? （ 58） 考慮到 kh1，所以式 58可以近似為： ( , ) c o s( c o s )2E kLF ? ? ?? （ 59） H面的方向性函數(shù)為： sin ( c o s )2( , )c o s2HkwF kw????? (510) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 21 頁 共 35 頁 如果天線采用的是微帶線饋電的方式，假設(shè)饋電點(diǎn)到輻射貼片邊緣的拐角處的距離為 z，則微帶天線的輸入導(dǎo)納可以由下面的公式計算： 2222 2 100( ) 2 [ c os ( ) sin ( ) sin( 2 ) ]inG B BY z G z z zYY? ? ? ??? ? ? （ 511） 公式中， 0Y 是把天線視作傳輸線時的特性導(dǎo)納 ， ? 是介質(zhì)中的相位常數(shù)， G是輻射電導(dǎo)， B是等效電納，且有： 2120IG ?? (512) 公式中， 220 s in ( c o s ) s in2kwI tg d? ? ? ? ?? ? （ 513） 0ekLB Z ??? （ 514） 公式中， 0Z 是把天線作為傳輸線時的特性阻抗。 輻射貼片的長度一般取 /2e? ，這里的 e? 是介質(zhì)內(nèi)的導(dǎo)波長，即為： ece f? ?? （ 52） 考慮到邊緣縮短效應(yīng)后，實(shí)際上輻射貼片的長度為 ： 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 20 頁 共 35 頁 22 eceLf? ?? ? ? （ 53） 公式中， e? 是有效介電常數(shù)， L? 是等效輻射縫隙的長度，它們分別可以用如下公式計算： 1()211 (1 12 )22rre hw??? ???? ? ? （ 54） ( 0. 3 ) ( / 0. 26 4) ( 0. 25 8 ) ( / 0. 8 )eewhLh wh?? ???? ?? （ 55） 2．天線的輻射場 如前面所述，矩形微帶天線可以看做是長度為 /2? 的低阻抗微帶傳輸線，它的輻射場被認(rèn)為是由傳輸線兩端開路出的縫隙所形成的，因此，矩形微帶天線額可以等效為長 w，寬 h，間距為 L的二元縫隙天線陣。 作為一款功能強(qiáng)大的三維電磁設(shè)計軟件， Hfss可以為天線設(shè)計提供全面的解決方案，使用 Hfss額可以仿真分析和優(yōu)化設(shè)計各類天線，精確計算天線的各種性能，包括二維，三維遠(yuǎn)場和近場輻射方向圖，天線方向性系數(shù)，增益，軸比，半功率波瓣寬度，輸入阻抗，電壓駐波比， s參數(shù)以及電流分布等。 Hfss采用標(biāo)準(zhǔn)的 Windows圖形用戶界面，簡介直觀，自動化設(shè)計流程，易學(xué)易用，穩(wěn)定成熟的自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)，結(jié)果準(zhǔn)確。 Hfss 簡介 Hfss是美國 Ansoft公司開發(fā)的全波三維電磁仿真軟件。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 19 頁 共 35 頁 第五章 Hfss 設(shè)計圓極化微帶天線 現(xiàn)在的 市場上有不少的電磁仿真軟件，各有各的優(yōu)點(diǎn)。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 18 頁 共 35 頁 圖 開槽天線示意圖 采用背饋的方式就能不需要阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，可以大大減小尺寸，但背饋的方式會使得天線的加工變得困難。且激勵出較強(qiáng)的表面波 ,而導(dǎo)致天線增益和交叉極化水平的降低 ,從而限制了高介電常數(shù)材料的應(yīng)用范圍。 微帶天線小型化技術(shù) 小型化微帶天線由于個人移動設(shè)備的普及而得到越來越多的重視 ,很多技術(shù)被用來實(shí)現(xiàn)微帶天線的小型化 為了在一個固定的工作頻率實(shí)現(xiàn)更小的尺寸 ,使用高介電常數(shù)的介質(zhì)是一個有效的途徑 在微帶貼片或接地板上開槽技術(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) 。與電磁耦合饋電形式相比，這種饋電形式對于微帶饋線和天線貼片的敏感度 相對比較低，易于加工和調(diào)節(jié)，天線帶寬相對比較寬；而且與電磁耦合饋電相似，這種饋電形式也可以通過改變介質(zhì)基片參數(shù)來優(yōu)化天線的整體性能 。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。在接地板上切割電長度較小的孔或槽，電磁場由此從微帶饋線耦合到天線輻射元上。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。 通過附加寬帶的饋電網(wǎng)絡(luò)，例如前面提到的雙饋點(diǎn)型中的利用 3db定向耦合器饋電，阻抗帶寬好圓極化帶寬就會有明顯的加大。在一些空氣動力性能及重量不甚苛刻的場合，這種方法還是行之有效的。該方法雖然容易實(shí)現(xiàn)，但是受到客觀條件的限制，加大基片的厚度可增加頻帶寬度，但作用有限。有研究表明，阻抗帶寬提高到 90%，增益帶寬提高到 70%的單個天線單元己經(jīng)研究成功。微帶貼片天線的窄頻帶特性阻礙了微帶天線在微波領(lǐng)域的應(yīng)用。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。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 14 頁 共 35 頁