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宽带非均匀垂直接地八木天线

张宁  
【摘要】:八木天线自上世纪二十年代诞生以来,由于其制作简单,以及良好的方向性获得了大量的关注,吸引了无数国内外学者的研究。至今八木天线的研究已经趋于成熟,在测向,通信,雷达等各个方面都得到了广泛的应用。目前常用的八木天线有传统的金属杆式八木天线与在印制板上制作的准八木天线两种。在印制板上制作的准八木天线目前非常流行,这种八木天线形式最多应用最广。然而根据科研的需要,本文采取了金属杆式垂直接地八木天线。本文主要研究了宽带S波段以及P波段在有限大地面上垂直接地的八木天线。在2.4m?6m?0.1m的有限口径内,重点对P波段八木天线组成面阵的端射特性以及低剖面做了深入研究。论文研究内容包括以下几个方面:(1)一种S波段有限地面上的垂直接地八木天线的研究。采用Ansoft HFSS基于全波分析的高频仿真软件进行仿真与优化,单元天线驻波在2GHz~5.2GHz频带范围内小于2。天线在2GHz~4GHz频带内端射特性明显,方向图不发生畸变。(2)S波段垂直接地八木天线的加工。采用SolidWorks机械工程软件绘制了天线的工程图并完成实物加工。用矢量网络分析仪测试了天线的驻波,在微波暗室中对天线的远场进行测试,测试结果与仿真结果吻合良好。(3)一种P波段有限地面上的垂直接地八木天线的研究。采用Ansoft HFSS仿真软件建模并仿真优化,单元天线在320MHz~520MHz频带范围内驻波小于2。将单元天线并排排列组成线阵,研究其方向图特性,各端口有源驻波在频带范围内小于2。(4)P波段垂直接地八木天线阵的端射特性与低剖面的研究。将P波段垂直接地八木天线剖面降低到100mm,在端射方向组成线阵通过对各端口相位控制使其波束指向偏向端射方向,且在端射方向取得最大增益。在2.4m?6m?0.1m有限口径内,将线阵并排排列组成面阵,总增益达到20dBi,端射方向(??90?面)取得最大增益,且端射方向增益相对于总增益的下降小于3dB;面阵在水平方向可以做±15°有限扫描,各端口驻波有源驻波小于3。


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