【摘 要】
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随着移动通信技术的快速发展,各种小型化天线的研究与设计备受关注,特别是具有波束切换和扫描特性的天线得到了普遍的应用,因此对这类天线的研究具有重要的实用价值。特征模分析理论近年来被广泛应用于天线设计领域,其不依赖于馈电结构而反映天线的固有属性,具有清晰的物理意义,为天线设计提供了系统化、层次化的思路。本文结合特征模理论分别设计了两款具有波束切换和扫描特性的微带天线,研究内容主要包括以下两点:（1）基
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随着移动通信技术的快速发展,各种小型化天线的研究与设计备受关注,特别是具有波束切换和扫描特性的天线得到了普遍的应用,因此对这类天线的研究具有重要的实用价值。特征模分析理论近年来被广泛应用于天线设计领域,其不依赖于馈电结构而反映天线的固有属性,具有清晰的物理意义,为天线设计提供了系统化、层次化的思路。本文结合特征模理论分别设计了两款具有波束切换和扫描特性的微带天线,研究内容主要包括以下两点:（1）基于特征模式分析设计了一款垂直极化的双频波束可切换微带天线。通过在贴片上加载短路针改变原有的电流分布产生新的模式J1、J2、J3,调节不同贴片上的短路针间距分别实现了对J1和J3谐振频率的单独控制。利用模式远场相位和特征角间的差值关系使得双向波束融合为单向波束,通过移动J1和J3使得它们分别与J2满足模式融合的条件,其中J1和J2在低频融合而J2和J3在高频融合,两个融合频段内波束方向相反。最终天线在4.20～4.31 GHz内实现了60°的近端射波束,增益可达7.24 d Bi,副瓣电平低于-9 d B;在4.64～4.84 GHz内实现了45°的近端射波束,增益可达6.17 d Bi,副瓣电平低于-11 d B。（2）基于特征模式分析设计了一款结构紧凑的高增益频率扫描微带天线。同样采用短路针加载的贴片结构,对四个谐振频率依次升高的相邻模式J1、J2、J3及J4进行模式融合分析,发现波束垂直于阵列的J3限制了可扫描的角度范围。进一步研究发现J4随着短路针距离和数量变化并不敏感,而J1、J2、J3均发生了明显的频移,于是利用密集的短路针加载和缝隙耦合馈电结构将J3成功分离出了J1、J2、J4的谐振频率范围。参与融合的J1和J2分别为倾角70°和40°的x轴向双向模式,J4为端射模式。最终天线在4.32～4.72 GHz内实现了10°～53°的波束扫描,增益可达7.5～8 d Bi,副瓣电平低于-11 d B,并且可以通过改变馈源进行波束切换。
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