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ESPAR阵列天线研究及设计

作　者: 黄伟基
导　师: 孙保华
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 单端口加载开关控制匹配网络功分器
分类号: TN820
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电控无源阵列天线,简称ESPAR天线(Electronically Steerable Parasitic Array Radiator Antenna),由中心激励振子、加载可调电抗的寄生振子以及地板构成,具有波束扫描功能。ESPAR天线以其结构简单、控制方便等优点,在车载、机载等移动通信系统中得到了较为广泛的应用。本文对单端口电激励的无源ESPAR阵列天线以及改进型的ESPAR阵列天线进行了研究,作者的主要工作概括为:1.针对ESPAR阵列天线的分析与优化设计问题,概述了天线常用的分析与优化设计方法,重点讨论天线加载计算方法和粒子群优化算法(PSO)。在此基础上,编写了计算机程序,并以150MHz加载对称振子天线为例,验证了算法与程序的有效性。2.在仿真计算的基础上,分析了三单元ESPAR阵列天线中心激励振子、引向振子和反射振子之间的电流关系,找出了满足电流关系的最佳加载电抗值。仿真结果显示,最佳加载电抗值可使天线增益提高、方向性加强。3.设计了两种开关控制的ESPAR阵列天线,即宽带单层寄生振子ESPAR天线和双频带双层寄生振子ESPAR天线。前者由笼型的中心激励振子和周围均布的六个寄生振子构成,具有宽频带工作特性;后者由笼型的中心激励振子和周围均布的两层各六个寄生振子构成,具有双频工作特性。实际设计并制作了天线样机并进行测试,结果显示前者工作于1.4-1.9GHz,水平方向增益约为6-7dBi;后者工作于1.48和1.82GHz,水平方向增益约为7-8dBi。此外,在第二种天线中设计并使用了阻抗匹配网络,用来改善天线带内电压驻波比(VSWR)。4.提出了一种改进型的ESPAR阵列天线,即由等功分馈电网络直接馈电的开关控制的四单元ESPAR阵列天线。与传统的ESPAR阵列天线相比,该天线在保持单端口馈电的同时,克服了传统的ESPAR阵列天线输入阻抗易受寄生振子状态影响的缺点。实际设计了工作频带2.3-2.55GHz天线,水平方向增益约为5.5dBi,带内VSWR小于2:1。

ESPAR阵列天线研究及设计

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