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1、 南 京 理 工 大 学毕业设计说明书(论文)作 者:xxx学 号：08042102xx学院(系):电子工程与光电技术学院专 业:电子信息工程题 目:单馈紧凑型圆极化天线研究副教授指导者： (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 2012 年 5 月毕业设计说明书（论文）中文摘要微波圆极化技术在通信、导航和制导等领域具有广阔的应用前景，因此开展微带圆极化天线的研究具有重要的工程价值。本文对圆极化微带天线进行了深入系统研究，具体工作如下：1.在分析圆极化天线工作原理的基础上，采用HFSS11.1软件设计了单个单馈圆极化微带天线，并定性的比较了切角深度对轴比带宽的影响。
2、仿真得出了S参数、轴比带宽等参数并对结果进行分析。2.在单个天线研究的基础上，比较同样的介质材料下，介质厚度对天线性能的影响。3.将地板变大，观察方向图的变化，在此基础上验证介质厚度对天线性能的影响。关键词 圆极化 天线 单馈 增益 轴比带宽 介质厚度关键词 圆极化 天线 单馈 增益 轴比带宽 介质厚度毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Research on Circularly Polarized Antenna with a single feedAbstractCircular polarization technology has broad application prosp
3、ects in the field of communications, navigation and guidance，therefore to carry out the study of microstrip circularly polarized antenna has a significant value. The study of work as follows： Firstly, on the analysis of circularly polarized antenna, we used the HFSS11.1 software to design an individ
4、ual single-feed circularly polarized microstrip antenna and qualitatively compared the effect of depth of cutting angle on the axial ratio bandwidth. Through the simulation we obtained S parameters, axial ratio bandwidth and gain. Secondly, on the basis of a single antenna research, we compared the
5、antenna performance with the same dielectric constant and different dielectric thickness. Thirdly, we obversed the changes of the radiation pattern with ground expanded and verified the impact of dielectric thickness on the antenna performance.Keywords Circularly polarized,Antenna,Single feed,Gain,
6、AR Bandwidth, Dielectric thickness本科毕业设计说明书（论文） 第 II 页 共 页目 次1. 绪论11.1 微带天线研究背景11.2 圆极化微带天线的背景和国内外研究动态21.3 本文的主要内容安排32. 微带天线的基本理论32.1 概论32.2 微带天线的分析方法32.2.1 传输线法42.2.2 腔模理论52.2.3 积分方程法62.2.4 其他方法62.3 微带天线的馈电方法62.3.1 探针馈电贴片72.3.2 边沿馈电贴片72.3.3 口径耦合贴片72.3.4 临近耦合贴片82.4 本章小结93. 微带天线圆极化技术93.1 概述93.1.1 圆极化
7、波的产生原理93.1.2 圆极化波的性质103.1.3 圆极化天线的电参数113.2 不同类型的圆极化微带天线113.2.1 单贴片圆极化微带天线113.2.2 其他类型的圆极化天线123.3 单馈圆极化微带天线理论133.3.1 简并分离133.4 圆极化特性测试143.5 圆极化微带天线单元的设计153.5.1 普通微带线极化天线的设计153.5.2 圆极化天线的设计基础线极化天线163.5.3 圆极化天线的设计173.6 圆极化微带天线单元的设计结果173.6.1 圆极化天线的尺寸173.6.2 圆极化天线设计的仿真结果183.7 本章小结204. 介质厚度对天线性能影响的探究214.1
8、 介质厚度为7mm214.2 本章小结235. 地板对天线性能影响的探究235.1 地板变大对天线增益的影响235.2 地板变大后介质厚度对天线性能的影响245.2.1 介质厚度对阻抗带宽的影响245.2.3 介质厚度对增益的影响265.3 本章小结276. 实验探究27结 论29致 谢30参 考 文 献31 本科毕业设计说明书（论文） 第 28 页 共 32 页1. 绪论1.1 微带天线研究背景微带天线是20世纪70年代出现的一种新型天线形式。早在1953年美国的德尚(G.Adeshcamps)就提出了微带辐射器的设想，但是由于当时的集成技术和介质基片材料尚未趋于成熟，因此未能取得较大的进步
9、。直到20世纪70年代初期，当微带传输理论模型及对敷铜的介质基片的光刻技术发展之后，R.E.Munson和J.Q.Howell等研究者才将实际的微带天线制作出来23。1979年在美国新墨西哥州大学举行了微带天线的专题国际会议，1981年IEEE天线与传播会刊刊载了微带天线专辑，最早的两本微带大线专著相继问世，Dubost也完成了关于微带振子大线和阵列的研究专著。在80年代中，微带天线无论在理论还是在应用的深度和广度上都得到了进步的发展。1989年出版的由James和Hall主编的微带天线手册一书，汇集了这一时期国际上许多微带天线专家的研究成果。 微带天线最初是作为火箭和导弹上的共形全向天线获得
10、应用，早期的微带大线具有频带窄、极化纯度差、寄生馈电辐射大、功率容量有限等不足。随着材料科学技术的发展，实用的微带天线才得到了长足的发展。现在己经大量的应用于10OMHz、1OOGHz的宽频无线电设备中，特别是在飞行器和地面便携式设备中。常用的微带天线是在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法做出一定形状的金属贴片，利用微带线或者同轴探针对贴片馈电。微带天线通过馈电，在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射。因此，微带天线也可看作为一种缝隙天线。通常介质基片的厚度与波长相比是很小的，因而它实现了一维小型化，属于电小天线的一类。
11、它与常用的微波天线相比，有更多的物理参数，它们可以有任意的几何形状和尺寸，具有如下一些优点:1. 极宽的带宽。通常认为毫米波频率范围为26.5300GHz，带宽高达273.5GHz。超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收，在大气中传播时只能使用四个主要窗口，但这四个窗口的总带宽也可达135GHz，为微波以下各波段带宽之和的5倍。这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力；2. 波束窄。在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个12cm的天线，在9.4GHz时波束宽度为18度，而94GHz时波束宽度仅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节，提高目
12、标跟踪和鉴别的分辨率和精度；3. 和微波相比，毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。由于毫米波的这些特点，加上在电子对抗13中扩展频段是取得成功的重要手段，毫米波技术和应用得到了迅速的发展。4. 与激光相比，毫米波的传播受气候的影响要小得多，可以认为具有全天候特性；1.2 圆极化微带天线的背景和国内外研究动态圆极化天线在雷达、卫星通信、军事以及各种移动通信系统中有着广泛的应用。相对于线极化波而言，圆极化波能够抑制雨雾干扰，减小多径反射，具有很好的移动性，并且在发射和接收系统中，只要有一方应用了圆极化大线，接收大线以任们旋向都可以接收到信号，极大地方便了在无线通信系统中的应用。
13、如在剧烈摇动或滚动的飞行器上装置圆极化天线可以在任何时候都收到信息在电视广播中采用圆极化天线可以克服重影等等。而微带天线由于具重量轻、体积小、易于加工、便于和集成电路集成等特点得到了广泛应用。因此圆极化微带天线因兼具了圆极化波和微带天线的优点，得到了广泛应用。而这些应用的不断需要，又推动着圆极化微带天线技术的不断发展。由于圆极化微带天线的独特优点，它的一些缺点目前正在被研究克服，其中一个主要的缺点就是阻抗带宽和圆极化带宽不高，国内外的许多天线工作者都致力于新型圆极化微带天线方面的研究。新型的圆极化微带天线主要包括表面开槽的圆极化微带天线、口径耦合的圆极化微带天线、共面波导馈电的圆极化微带天线等
14、等。如Jui-Han Lu，Chia-Luan Tang等用等边三角形贴片缝隙耦合2(谐振频率1.9GHz)实现圆极化带宽达到1.15%；钟顺时，崔俊海利用新型磁性材料基片和开槽设计实现单个贴片的小型化5，轴比带宽约为3.5%，阻抗带宽(VSWR2)达到12.6%；T.Sudha，T.Sbedavahty等使用同轴线馈电并使单个方形贴片中心开孔的方法6(谐振频率1.9GHz)使得轴比带宽提高到18.85%，阻抗带宽达到22.13%等等。由此可见，展宽圆极化天线的带宽己经取得了很大的进展。目前，圆极化微带天线的发展趋势是朝小型化、宽频化和多功能化方向发展。1.3 本文的主要内容安排第一章介绍了圆极化微带天线的研究背景、优缺点和开展圆极化微带天线研究的目的性及必要性。第二章阐述了几种微带天线的分析方法，以其中的腔模理论为基础，详细介绍了微带天线的辐射基理和馈电方式。第三章阐述了微带天线的圆极化技术，论述了圆极化波的产生方法、性质和参数，并根据单馈电圆极化理论给出了同轴单馈的设计实例。第四章根据微带天线腔模理论，结合第三章单个微带同轴馈电的设计，改变介质厚度，定性地给出不同介质厚度对阻抗带宽、轴比带宽、增益的影响，并对结果作分析研究。第五章在第四章的基础上进行探究，
