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锥状波束天线的平面方向图如图1.2.1所示。
图1.1.1 锥状波束天线的平面方向图
1.2锥状波束天线的研究现状及发展史
1.3 Alford环天线
在现代天线设计中，经常利用包含双偶极子的Alford环和带有缝隙的圆柱套筒之间的相互作用来改善天线的方向图和阻抗特性。将共同馈电的两偶极子弯曲成环，放置在水平金属底板上，此时在水平方向的辐射方向为全向方向图[12]，如图1.3.1所示。同轴线（即探针）给并联的两平行板传输线馈电，平行板传输线和平板偶极子的侧面有中心介质基板将它们分开，两个偶极子的方向相反从而形成环状电流，在探针的同轴线方向上产生方向图零点，这减少了同轴线外壁的电流，因此可以省掉巴伦。ALFORD环的周长通常为为1，并调整平板传输线的阻抗使其将偶极子的阻抗变换到100Ω，并将两偶极子并联，此时整个天线的阻抗约为50Ω[12]。
当Alford环放置在开槽缝的圆柱套筒内，开缝的圆柱可以改善水平方向图，图1.3.2为圆柱接触地面时的俯视图，显示了环在开槽缝的圆柱内的放置情况。该天线的谐振是由圆柱的高度、直径，还有缝宽来决定的。一般常用的直径尺寸为0.35，每条槽缝长为0.425，且末端是开路的，缝宽0.04，圆柱筒直接接地[11]。同轴传输线穿过地面连接到接头，将平行板传输线指向两条缝中间的位置，使每个曲线偶极子给两条缝馈电[12]。
图1.3.1Alford环天线实物图 图1.3.2带套筒的Alford环天线
1.4本文的主要研究内容
本文设计了一种具有较高增益、较大阻抗带宽、全向性优异的锥状波束天线，在工作频率为2.45GHz时，倾角为60º，最大增益为3.3dB。
本文共分为751个部分。第一部分介绍了锥状波束天线和Alford天线的基本概念、研究现状和应用背景。第二部分从本文所设计的天线出发，介绍了偶极子、水平极化、环天线、Alford环等相关的理论知识。第三部分运用相关公式计算出天线的尺寸大小，根据理论算出的天线尺寸，在电磁仿真软件HFSS中画出了Alford环天线模型，完成了环形天线的仿真，并进行了相关参数的研究，然后进行讨论，并对尺寸进行进一步优化，将得到的结果与理论尺寸的大小进行了比较并完成最终设计，给出相关参数对天线的回波损耗的影响。最后，对整个过程进行了总结。