论文部分内容阅读
随着信息与电子技术的不断发展，天线的设计不仅要满足小型化，而且要实现宽频化、功能多样化，因此，宽带天线和具有滤波特性的天线的研究具有重要的意义。本文根据射频仿真系统对天线单元的技术指标要求，分别对厘米波和毫米波宽带喇叭天线进行了研究与设计，与此同时对波导结构和微带结构的滤波天线分别进行了研究与设计。本文的主要工作及创新点如下：1.研究和设计了两款分别工作于6~18GHz和2~18GHz的厘米波双线极化四脊圆锥喇叭天线。采用四脊波导双馈电实现宽频带和双极化，并利用高频电磁仿真软件Ansoft HFSS对脊波导、天线匹配块和脊曲线等关键结构进行优化设计，最后对6~18GHz的四脊圆锥喇叭天线进行实物加工，测试结果和仿真结果吻合良好。2.研究和设计了一款工作于30~40GHz的毫米波宽带圆锥喇叭天线和相应的波导同轴转换器，对设计的波导同轴转换器和圆锥喇叭天线进行实物加工，测试结果和仿真结果吻合良好。3.研究和设计了两款工作于34~36GHz的波导滤波天线和SIW滤波天线。在前期毫米波圆锥喇叭天线的基础上展开波导滤波天线的研究。通过在天线馈电波导段内集成一个六阶膜片波导滤波器设计了一款工作于34~36GHz的波导滤波天线。随后，考虑到SIW结构既有传统波导结构高功率、低损耗的优点，也具有一般平面传输线易加工、易集成的优点，本文又将上述波导滤波天线用SIW结构进行设计实现。仿真结果显示，设计的波导结构和SIW结构的滤波天线在工作频段内均具有良好的辐射特性和滤波特性。4.研究和设计了一款工作于2.3~2.6GHz的微带滤波天线。将天线等效成滤波器的最后一个谐振器和负载，对窄带的微带滤波天线协同设计方法展开研究，设计了一款工作于2.3~2.6GHz的滤波天线，并针对设计过程中出现的计算步骤繁琐和耦合线线间距太小以致加工困难的弊端分别提出了改进方案。对改进后的微带滤波天线进行实物加工，给出了实测和仿真结果的对比图。5.研究和设计了三款UWB陷波天线。对UWB滤波天线的协同设计方法进行探讨，基于遗传算法设计了一款UWB陷波天线，随后对设计方案中出现的收敛困难和顶角相连的弊端分别提出了改进方案并重新设计了两款UWB陷波天线，最后对其中的两款天线进行实物加工，测试结果和仿真结果吻合良好，陷波特性明显，证明该设计方法的有效性和正确性。