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无线终端天线及频率选择天线罩设计

刘振阳  
【摘要】:无线通信技术的应用与发展,是当前信息时代飞速进步的一个重要特征,这也对终端天线提出了更高的要求。天线是无线通信系统中不可或缺的组成部分,其性能的优劣直接关系到系统的通信质量。天线的多频段、小型化及宽频带技术在近几年受到特别的关注。作为现代飞行器、舰船以及地面雷达上的重要部件,天线罩不仅用于保护天线,而且被广泛应用于隐身领域,具有新的生命力和发展前途,是当今电磁学领域研究的热点之一。 本文对多频段、小型化天线进行研究,针对无线局域网(WLAN) IEEE 802.1la和IEEE 802.1lg标准提出了两款天线。其中一款为“Motorola形”谐振天线,另一款为“稻草人形”单极子天线。并对两个天线进行了仿真与实验研究。这两个天线结构简单,易于集成,既实现了三频性能,又实现了小型化。测试结果表明,这两款天线在三个频带上都有很好的阻抗特性,水平面始终保持很好的全向性,增益大于3dB。 具有频率选择表面(FSS)技术的天线罩,可以在FSS谐振频率上允许电磁能量全入射,实现工作频段上的带通特性,并完全反射带外电磁波。同时还可以把天线罩做成共形的特殊形状,使照射到FSS天线罩的电磁波散射到其他方向。不仅大大减小了频带外杂波对电设备的干扰,而且有效地降低了天线系统的带外雷达散射截面(RCS)。本文配合所选用的导航天线,设计了两款FSS天线罩。FSS单元形状在正六边形基础上进行了两次改进,第一次改进为盘绕型六边形单元,第二次改进为交指形六边形,这两次改进在很好的满足指标要求的前提下,减小了单元尺寸,即在有限的尺寸下增加了单元的数目。两种FSS都加工了实物模型,并进行了通带特性的测量,达到了预期的效果。 最后,把项目中所使用的导航天线与所设计的FSS天线罩一体化建模,进行了一体化的分析设计。对比了两款导航天线在不加FSS和在三种距离上加入FSS罩时候天线驻波比和方向图的畸变情况。研究了加罩距离对天线性能的影响,得到了加罩的适当距离的结论。


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