一种BGAN系统微带天线的设计与制作

作     者：曹媛 

作者单位：大连海事大学 

学位级别：硕士

导师姓名：房少军

授予年度：2008年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：宽带全球区域网 圆极化 双层微带天线 电容耦合馈电 阵列天线 

摘      要：国际海事卫星是全球静止地球轨道移动卫星通信系统,它能为全球海上、陆地和空中用户提供语音及数据服务。目前,交通部中国交通通信中心开通了宽带全球区域网(Broadband Global Area Network)系统。它的接收和发送频率分别为1525～1559 MHz和1626.5～1660.5 MHz。为了收发共用一个天线,候选天线的工作频带应为1525～1660.5 MHz,其相对带宽为8.5%. 微带天线因为具有重量轻、体积小、剖面低等优点,对BGAN系统来说,是一种合理的选择。但是单个微带贴片天线的频带通常只有0.7%～7%左右,显然不能满足BGAN系统的带宽要求。因此,本文的重点在于研究并掌握宽频带微带天线技术,并将其应用于BGAN系统终端天线的设计。 近年来,已有很多研究人员致力于展宽微带天线带宽,并取得了很大进展。但是,有关文献表明,目前,宽频微带天线的设计方法还不是佷系统,微带天线频带的展宽工作主要是在实验中摸索。在研究总结了大量有关微带天线的文献后,本文提供了一个详细的BGAN系统终端阵列天线的设计。本设计中,阵元天线结构采用双馈点圆极化双层微带天线形式,使用低价格、低介电常数的泡沫作为介质材料,以降低成本和拓宽天线的阻抗带宽;在双层结构的基础上,结合电容耦合馈电技术,进一步扩展了微带天线的阻抗带宽;利用设计的阵元结构组成2×2微带阵列天线,合理设计馈电功分网络,从而提高了天线增益。 文中,首先根据经典微传输线理论计算天线初始尺寸;然后利用在业内具有良好口碑的基于有限元法的电磁场仿真软件(Ansoft HFSS)对设计天线进行了仿真和优化,得出最佳设计参数;最后,借助矢量网络分析仪对设计的天线进行了实际的加工测试,给出了天线的主要参数,并与仿真结果进行比较分析。 仿真和测试的结果表明,该天线具有良好的宽频带特性,天线在整个BGAN系统工作频带内,驻波比小于1.5,增益高于13dB,满足BGAN系统的要求。