（毕业设计论文）板状天线原理及分析.docVIP

板状天线基本原理及分析 PAGE 1 工学院课程考核论文 课程名称： 微波技术与天线 题 目： 板状天线基本原理及分析 专 业： 电子信息工程 班 级： 08级1班 姓 名： 学 号： 1665080115 任课教师： 摘要 本文主要介绍了板状天线的原理以及做出相应的分析。 由于微带天线具有重量轻、低剖面、成本低、易于制造、封装和安装等许多固有的优点，本文选用微带贴片天线作为天线单元。首先采用传输线法和腔模理论对矩形微带天线进行分析，计算出矩形贴片的长，宽，并选择基板材料和高度。然后针对设计指标详细讨论了各种因素对微带贴片天线性能的影响，用背馈的方式完成了微带贴片天线单元的设计方案，从而简化馈电网络。 板状天线基本原理及分析 一． 板状天线基本原理 板状天线的基本知识： 无论是GSM?还是CDMA，?板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。这种天线的优点是：增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能可靠以及使用寿命长。?板状天线也常常被用作为直放站的用户天线，根据作用扇形区的范围大小，应选择相应的天线型号。 图1-1板状天线的基本形式 如图所示，板状天线是在阵列天线或者天线单元的下方加上一块反射板，使波束往前方发射，利用反射板可把辐射能控制到单侧方向?，平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的图1－2说明了反射面的作用，反射面把功率反射到单侧方向，提高了增益。?天线的基本知识全向阵?（垂直阵列?不带平面反射板）。抛物反射面的使用，更能使天线的辐射，像光学中的探照灯那样，把能量集中到一个小立体角内，从而获得很高的增益。不言而喻，抛物面天线的构成包括两个基本要素：抛物反射面和?放置在抛物面焦点上的辐射源，基站天线可供设计的参数是天线的垂直波瓣和水平波瓣，垂直波瓣是通过阵列天线来实现的，而水平波瓣是由所采用的天线单元样式和相应的反射板所决定。 图1-2水平面方向图 板状天线高增益的形成： 1.采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵，如图1-3 图1-3直线阵的方向和模型 2.在直线阵的一侧加一块反射板?（以带反射板的二半波振子垂直阵为例），如图2-4 图1-4带反射板直线阵的方向和模型 板状天线是由徽带天线发展而来。天线单元可以选择半波振子和微带天线元，微带天线是当今天线技术的发展趋势,将微带天线用于移动通信系统是非常有意义的。因此本文选择微带天线作为天线元，而采用单片微带天线很难达到系统所要求的增益等指标,故本文采用线阵作为天线阵列中的阵列单元。 1.1 反射板的形状 基站天线的辐射单元有对称振子、印刷偶极子和微带天线等。为简化分析模型，这里以对称振子加反射板为例进行分析，其中反射板的横截面形状如图2.1所示。对称振子的谐振频率约为GSM通信中的1.gGHz。振子天线与反射板间的距离均设为。常见的几种反射板形状(如图2-5所示)包括矩形平板，角形反射板，带侧边缘的矩形平板，变形角形反射板，带侧边缘的变形角形反射板等。通过改变每种反射板结构的尺寸参数，可以得到所需的天线水平面辐射方向图和最优的前后比特性，其中前后比特性即后向士300之间的方向特性。[7] 图1-5基站天线几种发射板形状 1.2 蜂窝基站天线单元 蜂窝系统中基站天线最常采用的天线形式是印制振子天线，此类半波振子天线在驻波比（VSWR, voltage standing wave ratio）小于2.0时有大于15％的频带宽度。通过在天线的下方加反射板的办法可以把振子天线的H面全向方向图压制成一个扇区波瓣形状。在垂直面内组阵时，天线的馈电网络由微带线组成。由于馈电网络的微带线是非平衡结构，而天线需要平衡馈电，因而在微带线和天线之间应引入一个非平衡－平衡变换装置（巴伦）。天线为了适合批量生产，平衡巴伦与天线振子采用一体化设计技术。 印制振子天线安装在一块反射板上可以在水平面方向形成一个扇区波瓣。反射板的形状主要用来调整水平面波瓣宽度。在日本的个人数字蜂窝系统（PDC）中，天线的水平面半功率波瓣宽度为120°或90°。60°波瓣宽度的天线用于IMT－2000。宽的频带不只是对输入阻抗特性而言，同时要求水平面的方向图也要有好的宽带性能，附加于印制振子天线上的寄生单元可使水平面的辐射