【摘 要】
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对于平面端射圆极化天线,高增益特性是一个重要的性能指标。然而现有高增益平面端射圆极化天线的剖面尺寸大于0.1倍波长,结构复杂且前后比较低。如使用基片集成波导(SIW)喇叭天线和引入附加介质透镜的天线等,固然能提高天线的增益,但这增加了天线整体轮廓大小和设计复杂度;采用八木天线和平面双向圆极化天线虽然能有效降低天线的剖面高度,但这些天线的前后比并不是很高。因此如何设计低剖面、结构简单、高增益、方向性
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对于平面端射圆极化天线,高增益特性是一个重要的性能指标。然而现有高增益平面端射圆极化天线的剖面尺寸大于0.1倍波长,结构复杂且前后比较低。如使用基片集成波导(SIW)喇叭天线和引入附加介质透镜的天线等,固然能提高天线的增益,但这增加了天线整体轮廓大小和设计复杂度;采用八木天线和平面双向圆极化天线虽然能有效降低天线的剖面高度,但这些天线的前后比并不是很高。因此如何设计低剖面、结构简单、高增益、方向性强、高前后比、端射波束平行于天线所在平面方向的圆极化天线,属于挑战性难题。论文以高阶模谐振V型互补振子天线为出发点,通过螺旋加载进一步提高其方向性,主要研究内容包括:1.采用矩形平面磁偶极子和偏心馈电V形电偶极子的组合,通过将电偶极子设计谐振在1.5波长模式,可实现基本结构的高增益圆极化天线。通过在口面附近加载行波螺旋结构,提高方向性。采用IE3D仿真软件进行数值分析,在2.45GHz波段设计实现了天线样品进行验证。仿真和实际测量结果吻合较好,充分证明了设计方法是正确有效的。2.进一步地,用1/4波长相位转换线实现V形振子的中心馈电,增加螺旋匝数,提高天线结构的对称性,进而改善增益特性和前后比特性。仿真和实测结果表明,天线的阻抗带宽为2.416-2.51 GHz,3d B轴比带宽2.36-2.68 GHz,端射增益为7.1d Bic,前后比达到14d B以上,同时实现了低剖面、高增益和高前后比特性。上述结果充分证明,采用高阶模谐振模式和螺旋加载的平面互补振子结构,有利于实现高增益低剖面端射圆极化天线。
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