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本文致力研究扇形微带腔体天线中分数阶谐振模式的性质,尝试利用单个腔体中的一个或多个分数阶谐振模式,综合设计具有不同辐射特性的天线,包括平面准各向同性天线和宽带贴片天线。本文的主要工作包括:1.本文首先利用腔体中的单个分数阶模式设计出具有准各向同性辐射性能的天线,先探索U形四分之一波长辐射器演化成平面扇形准各向同性天线的设计思路,然后从腔体模型理论推导出所设计天线的远场分布,根据场分布得到天线远场辐射的闭合表达式,从而找到影响天线辐射方向图的重要设计参数——圆心角。为实现准各向同性辐射性能,圆心角应为270度,工作模式为TM2/3,1模,使用Ansoft HFSS仿真软件对其它设计参数进行参数分析并验证理论方法的正确性,最终制作了工作频率为2.45GHz的天线样品,使用Agilent’s 8720ET矢量网络分析仪和Satimo’s Starlab近场天线测试系统测量该天线,为了改善天线的不圆度,在测量时需要引入四分之一波长的扼流筒,仿真和实际测量结果吻合较好,充分地证明了该设计思路的正确性。2.利用扇形腔体中多个分数阶模式设计宽带贴片天线,根据上述准各向同性天线的演化规律,衍生出类似的设计方法,将1.5波长的线振子演化成平面扇形多模谐振器,根据三个约束条件可知,圆心角仍是影响多谐扇形贴片天线工作模式的关键设计参数,综合考虑后宽带天线的圆心角选为270度,对应工作模式为TM4/3,1模和TM8/3,1模,从而确定天线的初始模型,再由不同谐振模式对应的远场分布得到天线远场辐射的闭合表达式,对比计算和数值仿真结果,二者吻合良好,验证了模式分析方法的正确有效性。引入扰动枝节同时激发所需的两个谐振模式以实现宽带辐射特性,通过参数分析得到设计参数的最优值并验证理论方法的正确性,最终制作了工作频率为3.25GHz的贴片天线样品,进行实测验证,实测结果与仿真结果吻合良好,进一步证明了设计方法是正确有效的。3.在双谐空气贴片天线的基础上,进一步考察设计方法在薄介质印刷板上的性能。基于前述方法,在介电常数为2.65的F4B板材上设计了具有双谐特性的270度扇形贴片天线,制作了工作频率为3.55GHz的印刷型贴片天线,进行实测,天线仍具有稳定的宽带辐射特性,更加充分地验证了设计原理的正确性和通用性。该印刷天线已被用于第五代移动通信同步多通道信道测量系统中的高性能接收天线。