论文部分内容阅读
随着信息技术不断发展,探测天线在更多的领域中发挥着重要作用,然而常规频段的探测天线已经难以满足更高的性能要求,探测天线趋向于在毫米波频段和低频频段发展以寻求解决方案。毫米波探测天线具有物理尺寸小、工作带宽大、波束窄以及抵抗环境干扰能力强等优点,低频探测天线具有超远的探测距离、优异的穿透性能、良好的衍射能力以及大气衰减小等优点。根据以上优点,本文设计了两款探测天线,一款是用于地表地形探测的毫米波微带阵列天线,一款是用于地下地层结构探测的低频压电天线。本文的主要研究成果如下:（1）提出了一款工作在77GHz的毫米波微带阵列天线,通过设计新的天线单元结构大大减小了微带贴片和微带传输线之间的不连续性带来的损耗,并用切比雪夫综合法设计微带阵列天线,提高了天线的性能。该微带阵列天线具有很小的物理尺寸为36.66 mm×12.11 mm,具有3.5GHz的工作带宽,22 dBi的增益,E面和H面的半功率波束宽度分别为7.3°和22.2°,E面和H面的副瓣电平分别为-21.2 dB和-18.6 dB。（2）提出了一款工作在45 kHz的低频压电天线,并在COMSOL软件中仿真分析了压电材料、圆柱体尺寸、镀金厚度以及耦合环尺寸对压电天线的远场磁感应强度和辐射效率影响。该压电天线的材料为LiNbO3,圆柱体的半径为10.04mm,高度为68.83 mm,圆柱体两端镀0.05 mm的金,耦合环的外径为18 mm,内径为4 mm,耦合环中心与圆柱体之间的距离为6mm。当LiNbO3晶体两端输入电压为100 kV时该压电天线在1 km处的远场磁感应强度为4.49 pT,辐射效率为1.97×10-9,是同物理尺寸下电小天线的辐射效率的1.78×106倍。之后对压电天线的实物进行了测试,验证了其向外辐射电磁场的特性,并在空旷环境下测得当LiNbO3晶体两端输入电压为115 V时线圈接收到最远距离时的压电天线辐射功率。