C波段全向阵列天线.docx

苏州大学本科生毕业设计(论文)本科毕业设计(论文）学院(部)电子信息学院题目C波段全向阵列天线年级2014级专业电子科学与技术班级14电科学号1428401024姓名于彦朝指导老师刘昌荣职称副教授论文提交日期2018年5月目录摘要1Abstract2第一章绪论31.1研究背景31.2研究现状3第二章天线基本理论12.1天线辐射问题的求解方法12.2天线的参数12.2.1方向特性参数12.2.2阻抗特性参数12.2.3功率特性参数22.3方向图乘积定理22.4天线阵的辐射场32.5微带天线的分类以及优缺点32.6矩形贴片天线的传输线模型42.6.1工作原理42.6.2辐射场及方向函数62.6.3辐射电阻62.6.4输入导纳72.7微带阵列天线理论7第三章馈电结构的设计与仿真93.1微带天线的馈电方式分类93.2功率分配器93.2.1功分器理论93.2.2一分二功分器113.2.3一分四功分器12第四章天线单元与阵列的设计与仿真144.1天线单元的设计与仿真144.2不加入馈电结构的四单元天线阵列174.3加入馈电结构的四单元天线阵列设计184.4对四单元阵列天线结构的优化204.5三维六角形结构23总结26致谢27参考文献2828摘要本设计的目标是构建一种工作在C波段的低成本全向阵列天线，利用一个波束角能达到60°的四单元平面阵列天线构建一个全向天线。在本设计中，通过一个微带贴片天线的设计，进而设计一个二单元的阵列，从而扩展成一个四单元的阵列天线，然后以六面四元阵列的柱形排列，实现了全向波束特性的阵列天线构。该天线是一个工作在频率为6GHz的简单、低成本的全向微带阵列天线。在进行C波段全向阵列天线设计之前，对天线所需要的知识进行了分析，包括天线各种需要研究的各种参数，微带贴片天线的理论知识、微带贴片的馈电方法以及对馈电方式的补偿方法。有了这些基础知识，构建阵列天线有了理论基础和依据，同时对天线后续的优化设计也起到一定的理论支撑。经过不断的设计优化，构建了一种工作在C波段的全向阵列天线。所设计的全向阵列天线为4×1的阵列。设计使用HFSS软件来进行软件的仿真和优化设计。设计中采用的介质材料为FR4板材，这种材料比较便宜，相对介电常数εr为4.4，FR4介质基板的高度设为h=1.6mm，四单元子阵列天线的S（1,1）达到了-21dB，增益能达到9.56dB，波束角大于60°，因此可以使用该四单元的子阵列设计全向的阵列天线。关键词：C波段；微带天线；阵列天线；馈电方法；全向天线；一分二功分器；一分四功分器。AbstractThegoalofthisdesignistoconstructalow-costomnidirectionalarrayantennaoperatingintheC-band,andconstructanomnidirectionalantennausingafour-cellplanararrayantennawithabeamangleof60°.Inthisdesign,throughthedesignofamicrostrippatchantenna,atwo-elementarrayisdesignedtoexpandintoafour-elementarrayantenna,andthenanarrayoffour-elementarraysisusedtorealizeanarrayantennaconfigurationwithanomnidirectionalbeamcharacteristic.Theantennaisasimple,low-cost,omnidirectionalmicrostriparrayantennaoperatingat6GHz.BeforethedesignoftheC-bandomnidirectionalarrayantenna,theknowledgerequiredfortheantennawasanalyzed,includingvariousparametersoftheantennatobestudied,thetheoreticalknowledgeofthemicrostrippatchantenna,andthefeedingmethodofthemicrostrippatch,andthemethodofcompensationforthefeedingmethod.Withthesebasicknowledge,constructinganarrayantennahastheoreticalbasisandbasis,andalsoplaysacertaintheoreticalsupportforthesubsequentoptimizati