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    摘要本文首先介绍了锥状波束天线的定义、应用背景和研究现状，接着设计并仿真了一个工作频率为2.45 GHz的锥状波束天线。该天线采用印刷Alford环式结构，为了改善天线的回波损耗性能，在环式结构的外面套一个柱状开缝结构，底部放置一个金属地板以使天线的全向波束上翘从而形成锥状波束，Alford环式结构印制在FR-4印刷电路基板上。采用三文电磁仿真软件HFSS对天线进行了仿真，并进行了环翼长度、环翼宽度、套筒长度和缝的宽度等参数对天线回波损耗的影响的研究。仿真的结果表明，天线的工作频率为2.45 GHz，阻抗带宽为40 MHz（|S11|<-10dB），天线的增益为3.3 dB。30629
    关键词  锥状波束  Alford环  
    毕业论文设计说明书外文摘要
    Title  Design of Alford loop antenna
    Abstract
    The definition, background and review of conical beam antenna are introduced briefly at the beginning of this thesis. Then a conical beam antenna working at 2.45GHz has been designed. This antenna includes three parts: an Alford loop structure printed on FR-4, a sleeve with 4 slot and a metal plate as the ground of the antenna. Return loss can be improved by using the sleeve. Conical beam can be generated from omni-directional beam by placing a ground plane at the bottom. 3D electromagnetic simulation software HFSS has been used to simulate the design. Simulation shows that impedance bandwidth is 40 MHz (|S11|<-10dB) and the gain of the antenna is 3.3 dB.
    Keywords  Conical beam   Alford loop
    目   次
    1  引言    1
    1.1  研究背景    1
    1.2锥状波束天线的研究现状及发展史    2
    1.3  Alford环天线    3
    1.4本文的主要研究内容    3
    2  Alford天线的理论分析    5
    2.1 驻波电流    5
    2.2水平极化    6
    2.3环形天线    6
    2.4 小环    7
    2.5大环天线    9
    2.6 Alford环    11
    2.7套筒天线    12
    3  Alford环天线设计的过程    13
    3.1天线的技术指标    13
    3.2天线的基本参数设计    13
    3.3运用HFSS进行天线整体仿真及参数研究    14
    结  论    21
    致  谢    22
    参考文献23
    1  引言
    1.1  研究背景
    Alford环天线具有增益高、体积小和方向图全向的特点，广泛应用在无线传输系统中，特别是近年来需求不断增加的WLAN系统中。Alford环包括两个弯折的偶极子和一个平行双传输线结构，在平行双传输线的中间加入同轴电缆对天线进行馈电。同轴电缆的内导体和外导体分别连接在传输线的两根导体上。基于此特点，Alford环天线可以加工在印制板上，有利于批量生产。目前在笔记本电脑、蓝牙设备和移动通信基站中得到广泛的应用。除此之外，常规Alford环天线可以方便的改造成锥状波束天线，并且由于它具有水平极化的特性，可以减少信号由于多径传播的所带来的损耗。
    锥状波束天线是波瓣图和极化方向径向对称的一类天线[2]。在法线方向上，锥状波束天线没有辐射，它的最大辐射方向在与法线成一定角度的锥形面上。锥状波束天线广泛应用于移动卫星通信中、基站与移动车辆之间的通信中及通信互联网领域[3]，目前有着非常重要的应用价值。此外汽车表面共型的车载雷达，大区域覆盖的移动通信基站也都使用这种天线。
    微带圆形贴片是最简单的锥状波束天线[2]，当它工作在某些高次模式就能产生锥状波束天线，该天线可以用同轴电缆馈电。由于单个圆形贴片口径很小，所以天线的增益很低。为了解决这个问题，增加上盖板形成Fabry-Perot腔可以使天线的有效口径增大，增益提高，进一步提高了它的应用范围[13]。另一种锥状波束天线是用微带阵列来实现的[2]，微带单元围绕着一个中心点来分布，这种天线增益虽然有所提高，但因其馈电复杂，波束不圆度变差，即固定的俯仰角上的周向增益起伏很大，所以应用场合也十分有限[9]。
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