介质埋藏异形八木天线的设计与研究

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随着无线通信的发展,对天线的要求也在改变,因此需要研究和设计出许多不同类型的天线,以此实现我们想要的性能。在导航通信系统中,对天线提出的更高的要求,如体积小、能共形、具有双波束等。微带八木天线不仅有两种天线的优点,而且减小了天线的体积、改善了天线前后比。但它们的共形效果不好,而介质埋藏天线则能够很好地解决这一问题。之后有学者研究了正常形状的介质埋藏微带八木天线,能够解决方向性、集成性、特别是共形问题,但是没有解决双波束特性。本文结合微带天线、八木天线、介质埋藏天线而研究的介质埋藏异形八木天线,解决了双波束的实现问题,不仅在通信方面具有较好的应用前景,而且在电子侦察、空中预警等方面也具有较大的应用价值。主要工作如下:本文以介质埋藏异形八木天线为研究对象,将微带异形八木天线埋藏在介质中,开展了对介质埋藏异形八木天线的研究。用电磁仿真软件HFSS对其进行仿真试验,对天线性能进行研究,得到一组仿真实验数据:最大增益为4.16d B,谐振频率为15.7GHz,带宽为2.52GHz,驻波比为1.25。当天线在谐振频率点达到最大增益的时候,在其E面方向图对应着两个波束:在θ=15°处,波瓣宽度为17°,增益为4.1d B;在θ=345°处,波瓣宽度为17°,增益为4.16d B。在此研究基础上对改善天线性能进行了探索,通过增加“栅栏”(寄生振子),对改进后的介质埋藏异形八木天线进行了仿真试验,得到一组数据:最大增益为5.06d B,天线谐振频率为15.58GHz,带宽为2.54GHz,驻波比为1.24。当天线在谐振频率点达到最大增益的时候,在其E面方向图对应着两个波束:在θ=14°处,波瓣宽度为15°,增益为4.92d B;在θ=346°处,波瓣宽度为16°,增益为5.06d B。仿真结果表明,增加“栅栏”后,天线增益提高了0.9d B,带宽增加了20MHz,天线在E面的波瓣宽度减小,这表明了“栅栏”有效地改善天线性能,发挥了作用。然后制作改进后的天线实物,并进行天线测试,得到测试结果。测试结果表明:最大增益为3.92d B,天线的工作频率为15.46GHz,天线反射系数小于-10d B的频率范围为14.67GHz~16.57GHz,绝对带宽为1.9GHz,相对带宽为12.3%,驻波比为1.28。当天线在谐振频率点达到最大增益的时候,在其E面方向图对应着两个波束:在θ=15°处,波瓣宽度为11°,增益为3.81d B;在θ=347°处,波瓣宽度为10°,增益为3.92d B。
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