加载电磁带隙结构螺旋天线的研究

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:kevinwang2009
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随着超宽带成像、超宽带雷达、超宽带电磁脉冲武器等领域的快速发展,需要对超宽带天线技术作进一步研究,并提出对超宽带天线小型化和共形化的要求。等角螺旋天线作为超宽带天线中的一员,在一些特定安装空间也要求其小型或共形。但在等角螺旋天线小型化、共形化的情况下,其轴比增大和增益降低,这使等角螺旋天线的辐射和接受性能严重受到影响,所以迫切需要一种在不改变该天线外形结构小型化、共形化的情况下,降低轴比和提高增益的方法,但目前国内还没有相关报道。基于上述问题,本文通过对等角螺旋天线和电磁带隙结构的设计理论与实现方法的研究,提出了一种将小型电磁带隙结构嵌入等角螺旋天线,在不破坏原天线小型化、共形化的情况下(不改变原天线体积大小),降低轴比和提高增益的技术途径。论文的研究工作具体如下:1、了解超宽带螺旋天线的辐射原理和电磁带隙结构的原理2、分析电磁带隙结构各单元间隙宽度、尺寸的厚度、大小、金属通孔的大小对螺旋天线性能的影响。运用HFSS仿真软件设计出了加载电磁带隙结构的低剖面等角螺旋天线。该天线是将小型EBG结构插入加平板式低剖面等角螺旋天线中,在保持低剖面及不扩大横切面积的情况下,以降低轴比。通过对电磁带隙结构各参数大量优化后得到较好的仿真结果,其表明加载电磁带隙结构的模型天线低了轴比,且没降低增益。这为不改变外形尺寸的情况下,降低低剖面等角螺旋天线的轴比性能提出了一种可行的技术途径。3、利用第二步的理论,运用HFSS仿真软件设计出了加载电磁带隙的平切圆锥等角螺旋天线。该天线是加载了小型化的电磁带隙结构,使在保持原平切等角螺旋锥体天线外形不变的情况下,以提高增益并保持共形化。通过对电磁带隙结构各参数大量优化后得到较好的仿真结果,其表明加载电磁带隙结构模型天线的益得到了提高,并且轴比、驻波比特性基本不变。这为共形等角螺旋天线提高增益性能提出了一种可行的技术途径。4、利用HFSS软件建立微带超宽带巴伦模型,将同轴线不平衡馈电输入端变换到螺臂平衡馈电输出端;5、利用HFSS软件建立从同轴到巴伦,再由巴伦到等角螺旋辐射器的整体模型,根据仿真结果对电磁带隙结构和巴伦进行修改和优化;6、在上述研究的基础上,利用AutoCAD软件画出加载电磁带隙的平切圆锥等角螺旋天线加工图,并进行实物加工和测试。测试结果和仿真结果较吻合。
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