基于紧耦合结构的天线阵列设计.pdf

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1、基于紧耦合结构的天线阵列设计作者姓名方伟学校导师姓名、职称邹艳林副教授领域电子与通信工程企业导师姓名、职称叶荣高工申请学位类别工程硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码107011202121380学号TN82分类号TN82公开密级西安电子科技大学硕士学位论文基于紧耦合结构的天线阵列设计作者姓名：方伟领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：邹艳林副教授企业导师姓名、职称：叶荣高工提交日期：2014年12月DesignofantennaarraybasedonthetightlycoupledstructureAthe

2、sissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationEngineeringByFangWeiSupervisor:ZouYanlinYeRongDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列

3、的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复

4、制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要紧耦合天线阵是近来引人关注的研究热点。与传统的天线阵列设计过程中将天线单元之间的互耦效应看做不利因素不同，紧耦合天线阵利用天线单元之间的互耦效应来展宽带宽，实现宽带化的同时可以降低剖面高度。然而在实际的工程应用中，有限阵列的截断效应和单元的馈电巴伦结构问题限制了紧耦合天线阵取得更宽的阻抗带宽。本文针对以上两个问题，对紧耦合天线阵进行了相关研究。论文的主要工作包括以下

5、几个部分：1.研究了截断效应对有限规模，尤其是单元数目较少的紧耦合天线阵的影响。首先通过对现有结构的研究，设计了振子臂末端具有重叠结构的双面印刷偶极子天线作为紧耦合天线阵的单元，同时通过在阵列上方覆盖介质层使带宽进一步的展宽。然后利用有限阵列与半无限周期阵列相结合的方法，针对所设计的66规模的有限阵列，分析了截断效应对紧耦合天线阵的影响。结果表明E面截断时形成的截断效应主要影响有限阵列在低频端的阻抗特性。为了对截断效应造成的天线阵列的性能恶化进行补偿，研究了两种不同的端接方法。通过采用合适的端接方法，可以有效地改善阵列在低频端的阻抗失配，

6、使得该阵列能够覆盖200MHz-500MHz的频率范围（VSWR小于3），且垂直剖面高度仅为0.15个最大工作波长。2.设计了应用于紧耦合偶极子天线阵的馈电巴伦结构。对采用不同结构的阻抗变换器的馈电巴伦结构进行了分析与建模仿真，发现在200MHz到500MHz内，由于低垂直剖面高度的要求，直接实现50欧姆到200欧姆的阻抗变换较为困难。于是，首先采用共面波导结构和5阶切比雪夫阻抗变换器把不平衡端的50欧姆端口阻抗渐变为平衡端的100欧姆端口阻抗。然后，利用平行双导线结构对相邻天线单元进行并联馈电，最终在0.11个最大工作波长的剖面高度内实现

7、了50欧姆到200欧姆的阻抗变换。关键词：紧耦合阵列，偶极子阵列，宽带巴伦，阻抗变换论文类型：应用基础技术类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTThetightlycoupledantennaarrayisacurrentresearchfocus.Comparedwiththetraditionaldesignprocessofantennaarray,inwhichthemutualcouplingbetweentheantennaelementsisconsideredasanegativefactor,

8、thetightlycoupledantennaarrayutilizesthemutualcouplingtoextremelybroadenthefrequencybandw