研究论文-双频槽式水平全向天线的设计与分析.pdf

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为了满足移动通信室内基站和小区美化的需求,文中根据槽式天线理论、几何绕射理论和旋转场理论设计了一种双频槽式水平全向天线.该天线由4个宽频带槽式天线、双锥赋形反射器和功分器组成,天线有效压缩垂直面的辐射方向图,从而提高天线的增益.实验结果表明,该天线有较佳的辐射特性和较高的增益,能满足宽带、双频、多频无线通信的需求,并对工程上设计水平全向天线有一定的指导意义.
38 应 用科 技 第37卷 好的双频段特性,且在824~960MHz和L波段内的 大多数频点驻波比小于1.5,该天线可用作移动通 信天线的需求,覆盖GSM、 TD-SCDMA、 WCDMA、 300 60 CDMA2000和WLAN通信 为了进一步研究该天线的性能,对天线的辐射 270 方向图进行测试分析,主要对824MHz、1710MIz、 2170MHz、2400MHz的辐射特性进行测试,其测 240 试结果如图4所示 210~ 150 (d)2 400 MHz 60 图4天线的辐射方向图 270 90 从图4上可以看出,天线E面的方向图上出现 副瓣现象,但是副瓣很大,主要是由」在高频段,馈 24 120 电电缆对辐射方向图的影响比较严重使得天线的 150 辐射特性变化.更重要的是文中采用的是旋转场理 180 a)824M!!z 论,利用双锥赋形反射器来压缩垂直面的辐射方向 图但是由于路灯美化天线天线罩(即路灯灯杆)的 限制,使得所设计的天线的双锥赋形反射器的尺寸 0 HIA 不能满足要求.即:L>Am其中,L为双锥赋形反射 300 器的长度,Am为最低频率的波长.在实际工程需求 上,一般要求: 270+……1 90 ≥>10A-mx 而本设计是根据实际需求设计,因此不能满足 10Am的要求,因此所设计的天线的副瓣较大,但是 作为移动通信在改善极化旋转产生的补偿处使用 210 l50 不但可以收发垂直极化波,而且可以接受水平极化 (b)1710MHz 波该天线的H面表现为较佳的全向辐射形式,但 是受到馈屯电缆的影响和所设计的双锥赋形反射器 0 的影响,该天线的不园度不好,需要进一步提高.同 330 时,为了支撑所设计的天线,文中的天线采用铜管作 为支撑,也会对天线的辐射方向图产生一定的影响 通过以上的分析,可以得出以下结论 1)利用几何绕射理论和旋转场理论所设计的 仝向天线,能有效的压缩垂直面的方向图,提高天线 的增益 240 120 2)采用槽式天线设计全向天线,能较快地实现 150 宽频带、双频带、多频带的实际应用 3)赋形反射器对天线的垂直面方向图影响较 c)2170MH 大,应根据实际需求设计,以满足工程需求 4)槽式天线组成的圆阵,有效地弥补了各个方向 的辐射,使得所设计的天线有较好的全向辐射特性 第10期 李迎松,等:双频槽式水平全向天线的设计与分析 [6] KRAUSJ D, MARHEFKA R I.天线[M].章文勋,译北 4结束语 京:电子工业出版社,2004:30 文中利用槽式天线理论、几何绕射理论旋转场 [7 YOON I, KIM H, YOON H K, Y J, et al. Ultra-wide band tapered slot antenna with hand cutoff characteristic 哩论设计了一款新颖的双频槽式水平全向天线该 LJ. Electronics Letters, 2005, 41(11): 629-630 天线有较好的双频阻抗特性,且在工作频率内有较[8 YANGX D,IYs,UCHY. A toothbrush-ghapec 好的全向辐射特性,可以应用做2G/3G/WLAN通 patch antenna for millimeter wave communication[J]. Jour 信的室内基站和直放站应用同时该天线为设计水 nal of Electromagnetic Waves and applications, 2009, 23 平全向天线提供一种设计方法,对工程实践有重要 (1):31-37. 的指导意义 9]杨晓冬,陈彭,佟浩.一种半U型开槽叠层宽带徵带天 致谢:诚挚感谢江苏安特耐科技有限公司对 线的设计[].哈尔滨工程大学学报,2008,29(3):299 此天线测武的支持,以及他们提出的改进建议和热 304. 烈的讨论.对王积祥高级工程师、吴成云和姜兴文等 [10]LIN S, YANG S, FATHY A E Development of a novel 人在結构没计和测试中提出的建议帮助表示感谢 UWB Vivaldi antenna array using SIW technology[J]. Pro gress in Electromagnetics Research, 2009, 90 369-384 参考文献: [11]LI Y S, YANG X D, LIU CH Y, JIANC T. Compact CPW-fed ultra-wideband antema with dual band-notched [1]ZHOU D, ABD-ALHAMEED R A, SEE C H, et al. design characteristics[J]. Electronics Letters, 2010, 46(14): 967 of wideband balancer folded-arms dipole antenna for mobile 968 handsets [J].Electromagnetics, 2009, 29(8): 641-651 12 ]DE LERA ACEDO E, GARCIA E, GONZA LEZ-POSA- [2]阮成礼,袁乃昌,杜正伟,等新颖集成超宽带槽式天线 DAS V, et al. Study and design of a differentially-fed taper- 的研制[J]微波学报,1994(增刊):10-15 ed slot arlerma array[j]. IEEE Transactions on Anletas [3]李硕.水平极化全向(高增益)通信天线的设计与研究 And Propagation, 2010 58(1): 68-78 [D].成都:电子科技大学,2007:15. [ Z, LIU Q/, ZIIANG C I, et al. Design of compar 4LAU K L, LI P, LUK K M. A monopolar patch antenna. size tapered slot antennal J]. Microwave and Optical Tech with very wide impedance bandwidth[ J]. IEEE Trans An nology Letters,2008,50(7):1761-1763 tenna Propag,2005,53(2):655661 [14]郭文卓,张署.广义分布式天线系统上行分级性能分析 5]LEE Kaifong, CHEN Wei. Advances in microstrip and prin [J.哈尔滨工程大学学报,2009,30(12):14301434 ted antennas [M]. John Wiley Sons, Inc, 1997: 10-20

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