平面圆极化组合振子天线的研究与设计

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3、．引．＃，＾曇援啄苗：乐邏＂心，StudyandDesignonPlanarCircularlyPolarizedCombinedDipoleAntennaThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByJingwenShiSupervisor:Prof.WenjunLuFebruary2016摘要圆极化天线因其特有的优点在RFID

4、、卫星通信、移动通信等诸多领域具有广阔的应用。小单元平面圆极化天线多具有边射或垂直于天线所在平面的端射波束，为了实现平行于天线表面的端射波束，则无法保持固有的平面结构。在保持天线平面结构的情况下，如何令端射圆极化波束指向平行于天线所在平面的方向，是一大挑战性难题。本文以实现上述特性波束天线为目标，首先提出了平板-对称环组合天线，经过仿真分析，发现天线增益较低。在后面的章节中明确以小口径-对称环组合的方式，首先提出磁偶极子组合方式的等效源模型，对磁偶极子组合天线的工作模式及机理进行分析，推导出理论模型，由理论模型在商业软件中建立

5、工程模型，对工程模型进行仿真优化，得出此平面端射的圆极化天线最佳尺寸，接着制作出天线实物，对天线实物进行实验测量，实验结果与预期吻合，这也验证了之前等效源模型和数学推导的正确性。主要工作包括：1．论文以设计出具有端射特性的平面圆极化天线为目标，首先从磁偶极子基本理论出发，建立天线的等效源模型，推导出磁偶极子组合的远区辐射电场分布、分析工作原理并推导其设计准则。2．利用上述方法解出天线的毛坯尺寸参数，设计出具有圆极化端射特性的口径-对称环组合天线的理论模型。使用HFSS，优化设计出性能最优的具有端射特性的平面圆极化天线。3．根据

6、HFSS优化设计出的工程模型，制作出天线实物进行实验研究，结合使用矢量网络分析仪、SatimoStarlab近场测试系统和NSI-800F-10x远场测试系统测得天线在5.73-5.90GHz频带内的反射系数小于-10dB、且轴比小于3dB，平均增益为2.6dBi左右，与仿真结果吻合较好，有望用作为RFID系统中的小型手持式读写器天线。关键词:圆极化天线，组合振子天线，端射波束天线，平面天线，环路-口径组合天线IAbstractCircularlypolarized(CP)antennashavebeenwidelyusedi

7、nmobilecommunicationsystems,satellitecommunicationsystemsandradiofrequencyidentificationsystemsowingtoitsuniqueadvantages.Ingeneral,mostplanar,small-elementCPantennashavebroadsideradiationpatternsorend-firebeaminperpendicularwiththeplaneoftheantenna.Ifanend-fireCPbe

8、aminparallelwiththeplaneoftheantennaisdesired,additionalorthogonalelementswillbeintroducedandtheymayleadtonon-planarconfigurations.Therefo