小型化微带天线的研究毕业论文

微带天线进行工程设计时，要对天线的性能参数(例如方向图、方向性系数、效率、输入阻抗、极化和频带等)预先估算，这将大大提高天线研制的质量和效率，降低研制的成本。这种理论工作的开展，带来了多种分析微带天线的方法，例如传输线、腔模理论、格林函数法、积分方程法和矩量法等。用上述各种方法计算微带天线的方向图，其结果是一致的，特别是主波束。本部分将对一般的矩形微带天线进行分析讨论，为特殊形状要求的微带天线做好理论分析基础。利用传输线模式分析微带天线是比较早期的方法，也较简单，其精确度可以满足一般工程设计要求。以下将用传输线法如图1所示的基本矩形微带天线元为例，说明它的工作原理与主要电参数。物理模型传输线方法的基本假设：(1)微带片和接地板构成一般微带传输线，传输准TEM波。波的传输方向决定于馈电点。线段长度取1≈λg/2，λg为准TEM波的波长。场的传输方向是驻波分布，而在其垂直方向(图中的宽度W方向)是常数。(2)传输线的两个开口端(a-a，b-b)等效为两个辐射缝，长为W，宽为h，缝的径场为传输线开口端场强。缝平面看作位于微带片两端的延伸面上，即是将开口面向上折转90度，而开口场强也随之折转。辐射原理分析微带天线中有一维的尺寸远远小于波长，因而天线剖面很低(天线薄)，有利于共形设计保证优良的空气动力特性。图1所示的长为L，宽为W2的矩形微带天线元可以看作一般的传输线连接两个辐射缝组成。低特性阻抗的传输线是由微带馈线扩展其宽度W1为W2而成，其长度L为半个微带波长，即λg/2。在低阻传输线两端形成两个缝隙(a-a，b-b)，那里的电场分解为两个分量，其中En与接地板垂直；另一个与接地板并行，记作E1〃，由于L=λg/2，垂直分量反相，平行分量同相，因此在垂直于辐射源的方向上，水平分量有最大辐射分量，而垂直分量相互抵消。试验表明，电场的水平分量在辐射源的两个端部，各向外延伸一个介质板厚度h的长度内存在。这样就可近似认为微带天线元的辐射等于两个长度为W2，宽度为h，间距为L的裂缝组成的二元阵的辐射。图2表示其中一个裂缝的几何关系。图2单裂缝的坐标关系裂缝平面与接地面平行，裂缝受水平电场Ey的激励。Ey沿裂缝是均匀分布的(即沿x均匀分布)。裂缝的激励场Ey可以等效为沿x方向的磁流。磁流密度，其中为裂缝面的法向单位矢量(沿z方向)。考虑接地板的反射影响，则源的磁流密度，由于裂缝宽度h<<λ，所诀y沿y方向也是常数，故相应的磁流Im可写为于是裂缝的辐射就等效为磁流强度Im相同的一系列磁基本阵子沿着x轴排列的连续阵的辐射。将磁基本阵子的辐射场沿裂缝长度W积分，就可以得到其远区辐射场为微带线特性参数特性阻抗；传播波长；传播常数式中εe为等效相对介电常数,εr为介质板介电常数。空气微带天线特性阻抗Z0

模式匹配法分析有限圆盘地面单极天线孙保华 张福顺 刘其中 摘 要：本文给出了一种严格分析有限尺寸圆盘地面单极天线的新方法——模式匹配法.该方法通过在天线上、下两边平行放置两个无限大良导电平面，以及合理划分区域，使得每个分区中的场分量能够采用柱谐展开式解析表示，且展开系数由导体表面边界条件及分区交界处场分量连续条件加以确定.在此基础上，进一步分析天线的输入阻抗等电性能.计算结果表明：对不同尺寸圆盘地面单极子天线，理论分析与文献中的实验结果均十分吻合.同时，由于场量的解析表示，使得计算速度较快.关键词：模式匹配法；有限圆盘；单极天线分类号：TN821+3 文献标识码：A文章编号：0372-2112 (2001) 06-0832-03 基金项目：国防预研基金（）; 国防科技预研项目()作者简介：孙保华 1969年生，1996年在西安电子科技大学获工学硕士学位.现为该校博士研究生.张福顺副教授，1960年生于西安，1995年获硕士学位，1999年获博士学位.长期从事天线理论与工程的教学和科研，从1995年至今，共发表学术论文30余篇，获部级奖3项，主持10余项科研项目，主要著作为《天线测量》、《天线工程手册》、《近场测量误差分析与系统》. 作者单位：孙保华（西安电子科技大学天线研究所，陕西西安 710071） 张福顺（西安电子科技大学天线研究所，陕西西安 710071） 刘其中（西安电子科技大学天线研究所，陕西西安 710071） 参考文献：〔1〕A S Meier,W P impedance of vertical antennas over finite ground planes [J].(6):609-616.〔2〕G A hybrid technique for combining moment method with the geometrical theory of diffraction [J].IEEE Trans.,1975,AP-23(1):62-69.〔3〕K H Awadalla,T S M impedance of a monopole at the center of a finite ground plane [J].IEEE Trans.,1978,AP-26(3):244-248.〔4〕K H Awadalla and T S M antenna at center of circular ground plane:input impedance and radiation patter [J].IEEE Trans.,1979,AP-27(3):151-154.〔5〕J H antenna on circular disc [J].IEEE Trans.,1984,AP-32(12):1282-1287.〔6〕M A Morgan,et of monopole antenna currents using cylindrical harmonics [J].IEEE Trans.,1990,AP-38(7):1130-1133.〔7〕M A Morgan,F K analysis of dielectric loaded top-hat monopole antennas [J].IEEE Trans.,1994,AP-42(1):54-61.〔8〕L A Francavilla,et matching analysis of top-hat monopole antennas loaded with radially layered dielectric [J].IEEE Trans.,1999,AP-47(1):179-185.〔9〕R M Mittra,S W techniques in the theory of guided wave [M].New York:Macmillian,1971.〔10〕R F electromagnetic field [M].New York,McGraw-Hill,1971.