低升角LTCC四臂螺旋天線的研究.pdf

1、傳統(tǒng)天線與先進(jìn)的工藝技術(shù)相結(jié)合，是天線發(fā)展的重要趨勢之一。低升角的LTCC四臂螺旋天線具有軸向長度短、加工簡單、易于安裝等優(yōu)點，這對纖薄化的手持設(shè)備來說尤為重要。但是現(xiàn)有的四臂螺旋天線的軸向長度較長，無法滿足LTCC工藝的要求。論文針對降低四臂螺旋天線的升角進(jìn)而降低其軸向長度的問題，進(jìn)行了研究分析、設(shè)計以及驗證。論文研究的主要內(nèi)容如下:
　　1、研究了電小天線的Q值理論，給出了電小天線的帶寬與尺寸的關(guān)系；研究了四臂螺旋天線的環(huán)-偶

2、極子等效模型，并對模型進(jìn)行了理論分析和公式推導(dǎo)，證明了該模型具備四臂螺旋天線的輻射特性——圓極化和心形方向圖；
　　2、結(jié)合介質(zhì)諧振天線的理論，在HFSS仿真軟件中建立對應(yīng)的圓柱介質(zhì)諧振式四臂螺旋天線的實物模型，得出天線的輻射特性，驗證了模型的有效性；并對介質(zhì)柱的形狀和饋電陣子進(jìn)行了變形改造，使之符合LTCC工藝的要求；
　　3、提出了在介質(zhì)諧振天線中加載短路柱的方式減小天線體積，研究出短路柱影響天線諧振頻率的因素；給出了ε

3、r=100的高介電常數(shù)的介質(zhì)諧振天線的設(shè)計方案，大大減小了初始設(shè)計的介質(zhì)諧振式四臂螺旋天線的體積，僅為其體積的1/8；
　　4、提出了利用饋端短路加載的方式降低四臂螺旋天線的升角，由此設(shè)計出兩款低升角的四臂螺旋天線——疊層式四臂螺旋天線和組合式四臂螺旋天線；
　　5、利用HFSS仿真軟件進(jìn)行天線性能的驗證，通過提取天線的輸入阻抗計算出天線的Q值，進(jìn)而根據(jù)電小天線理論公式得出理論帶寬，與天線實際帶寬作對比，驗證了計算方法的有效