圓極化微帶天線的設計與研究畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 Cost 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 從圖 和表 中可以得出 cost 的最小值是 ,所對應的$cutSize=， $patchSize=。第四章 雙饋圓極化微帶天線的設計167。 兩路微帶等功率分配器的設計與仿真用單貼片實現圓極化的一種方法是利用兩個饋電點電來激勵一對正交簡并模并用饋電網絡來實現相位上的正交。用饋微帶線電，這里選擇用兩路微帶功率分配器兩路微帶等分功率分配器。這類元件的主要技術要求是：輸出功率按規定的比例分配，輸出端口之間要相互隔離以及各輸入輸出端口必須匹配。一個無耗、可逆三端口接頭能夠實現功率分配或功率合成的功能，但是各個端口不能同時實現匹配和功率分配端口之間的相互隔離。如果在網絡中加入電阻性元件進行適當設計，則可同時滿足匹配和隔離的要求。如圖 41 所示，給出一個微帶二等分功率分配器實際結構圖及其導帶的平面電路圖形。其輸入線和輸出線的特性阻抗都是 ，當信號從端口③輸入，經特0Z性阻抗為 的兩段傳輸線后，分別從端口①和②輸出。兩端傳輸線長度都為四01Z分之一中心波長，理想情況假設它們彼此之間沒有耦合。在這兩段傳輸線的輸出處跨接一電阻 R 以獲得輸出端口之間的隔離。由于結構對稱，當信號從端口③輸入時，在兩端傳輸線的對應點上電壓是等幅同相的，R 上沒有電流，相當于 R 不起作用；而當信號從端口①輸入時，它將分兩路到達端口 ②，只要 R 的數值和位置選擇合適，可以使兩路信號相互抵消，從而使得①和② 兩個端口隔離。電阻R 被稱為隔離電阻。圖 微帶二等分功率分配器利用網絡分析理論可求得二等分微帶功率分配器的設計參數如下：， ，0102Z?04gl?02RZ? 這里選取 R2=R3=Z0=50Ω，Z 02=Z03= Z0 =, r=2Z0=100Ω,介質常數=，高度 h=2mm 的介質基板,設置主頻 f=。r?對于在介質常數為 ，高度為 h 的介質基板上的介質基片，設它的寬度為 w,r?則它的有效介電常數可用下式計算：= + ()e?21?r?r2/1????????w是等效介質內的波長，可由下式計算：e? ()e???其中 ，為光在真空中傳播的速度fc??經過計算，我們可以得到：50Ω 的微帶線的寬度為 ，相位差 90?時的長度也即是 /4 為 ； 的微帶線的寬度為 ，相位差 90?0e時的長度也即是 /4 為 。1?下面運用 HFSS 對兩路微帶等分功率分配器進行仿真：圖 功分器 HFSS 仿真圖經過 Analyze，結果如下：2. 242322120 Gain[dB]Freq[GHz]圖 S11 反射系數圖2. VSWR[dB]Freq[GHz] 圖 端口 1 的電壓駐波比 Gain[dB]Freq[GHz] S21 3 圖 S21 和 S31 反射系數圖比較1010120220140 ang[de]Freq[GHz] S21 3圖 S21 和 S31 的相位比較從圖 和圖 可以看出當頻率為 時,S11 ,電壓駐波比為 ,說明此功率分配器在 時匹配很好。從圖 和圖 可以看出端口②和③的輸出電壓等幅同相且輸出功率相等。這說明此功率分配器基本上滿足了能夠工作且實現等分的必要條件，所以運用此功率分配器來為微帶天線饋電是可行的。167。 雙饋圓極化微帶天線的仿真分析167。 創建天線模型空氣 ha i r上層介質 εrh1下層介質 εrh1貼片天線圖 天線模型的側面圖端口激勵L a1 0 0 Ω 電阻5 0 Ω 微帶線7 0 Ω 微帶線5 0 Ω 微帶線貼片天線 L同軸電纜 r2探針 r1圖 天線模型的底部圖 其中介質基板介質常數 =，高度 =2mm,空氣層 =3mm。r?1hairh 微帶線功率分配器對貼片天線進行饋電采用探針饋電，空氣層中需用同軸電纜包裹，防止損耗。探針的半徑 r1=,材料選擇理想金屬體，同軸電纜的半徑 r2=,介電常數 =。由于 50Ω 的微帶線的寬度為 ，相2?位差 90?時的長度也即是 /4 為 ，又微帶線處于貼片兩邊的中心位置，0e?所以 La 應該為 。貼片天線為正方形，邊長為 L=20mm。按照此模型進行仿真設計如下圖：圖 天線模型圖此時饋電點的位置在貼片的邊緣的中心點，設置激勵，選中主頻為，進行仿真，結果如下：2. 10864 S[dB]Freq[GHz] S1圖 S11 反射系數圖2. 8101214 VSWR[dB]Freq[GHz] VSWR圖 電壓駐波比10500501001020304050607080 AxialRtio[dB]Theta[Deg] AxialRtio[dB]圖 天線軸比圖150505105 0306090120150180210240270303010505105 phi=0圖 天線的方向圖從以上 4 圖可以看出，該天線仿真結果并不理想，頻率的諧振位置和方向圖的最大增益方向都有所偏差，軸比的結果也不好，需要進行改進。167。 優化天線模型這里我對天線的饋電點位置進行改動，進行優化。經優化，發現離貼片中心 處軸比和方向圖最佳，模型如下：圖 天線改進后模型結構圖經過 Analyze，結果如下：2. 1050 S(dB)Frequncy(GHz) S1圖 S11 反射系數圖03060901202202202102402703030150505101050510 phi=0圖 phi= 時的方向圖?2015050510 03060901202202202102407303015050510 phi=90圖 phi= 時的方向圖?910500 501005101520253035 AxialRtio[dB]Theta[Deg] AxialRtio圖 天線的軸比圖從圖 可以看出，該天線反射系數15dB 時的帶寬為 %。反射系數20dB 時的帶寬為 %，有較寬的帶寬。從圖 和圖 可以看出,該天線 H面和 E 面的方向圖基本相同,說明該天線實現了兩個極化正交的線極化源，從而達到了圓極化的目的。從圖 可以看出，軸比低于 3dB 的角度范圍為 48176。～55176。，達到了良好的軸比。致 謝四年多的大學學習即將結束，在此謹向關心、幫助過我的人們表示誠摯的謝意！參考文獻[1] 鮑爾I J,布哈蒂亞 P著. 微帶天線[M] .梁聯倬 ,:電子工業出版社 ,1984.[2] [M]．成都：電子科技大學出版社,1989．[3][M]．西安：西安電子科技大學出版社，1991．[4] 張均,劉克誠,[M].北京:國防工業出版社,1988:237311．[5][M].北京:人民郵電出版社,1990.[6] 薛睿峰,[J].電波科學學報,2022,17(4):331336.[7] WS Chen , CK Wu and KL Wong. Novel pact circularly polarized square microstrip antenna [J ] . IEEE Trans. Antennas Propagat , 2022 , 49(3) : 340341.[8] K L Wong and J Y Wu. Singfeed small circularly polarized square microstrip antenna [J] . Electron. Lett ,1997 ,33 (22) : 18331834.[9]韓慶文,易念學,[J].重慶大學學報,2022,27(4):5760.[10] POZAR D M. Radiation and scattering from a microstrip patch on a uniaxial substrate [J] .IEEE Trans on Antennas Propagation ,1987 ,35(6) :613 621.[11]謝擁軍,王鵬, HFSS基礎及應用[M].西安:西安電子科技大學出版社,2022.[12] 惠鵬飛,趙悅,[J].遼寧工學院學報,2022,26(6):359361.[13] Sean M duffy. An enhanede bandwidth design technique for electro magically coupledmicrostrip antenna on a microwave substrate[J]. IEEE Trans on Antennas and Propagation, 2022, 48(2): 161164.[14] [J].遙測遙控,2022,25(5):16.[15] 劉庭華,[J].現代雷達,1997,19(1):54～60.[16] [M].北京:人民郵電出版社,1991:174186.[17] 王昊,魯勇,[J].南京理工大學學報,2022,31(1):114117.[18] James J R, Hall P S . Handbook ofmicrostrip antennas[M ]. London, UK: Peter Peregrinus L td, 1989 .[19]韓玲,[J].科技情報開發與經濟,2022,16(1):269271.[20]朱莉,高向軍,[J].通信設備,2022,23:82