超短波通信在航海航空通讯以及电视广播等方面的运用越来越广,并且伴随着移动通信的发展,对于背负式或手持终端设备诸如平板电脑、海上定位搜救装置等,其中通信系统的小型化程度要求越来越高。而天线作为通信系统中收发电磁波信号的非常重要的前端设备,其小型化设计更是尤为关键。另外,由于超短波天线工作频段较低,自由空间中的电磁波波长较长,一般的天线需要天线载体提供较大的地面,这类天线不适用便携移动设备,这其中的矛盾也成为了亟待解决的问题。针对超短波天线的小型化问题,本文一共提出了三种解决方法,第一种利用Hilbert分形曲线的空间填充特性,将其应用到单极子天线的小型化设计中;第二种是根据零阶谐振理论,天线的谐振频率只由其等效电路中的电抗值决定,对天线进行短路加载和引入电抗的方法,使其工作在零阶谐振状态;第三种是适用于平面型天线的慢波结构,蛇形弯折线以及交指结构,将其加载在共面波导结构的天线背面,利用近场寄生谐振效应,从而实现天线小型化。详细内容如下:1、介绍了并分析了Hilbert分形的空间填充性,设计了一种基于Hilbert分形曲线几何结构的平面单极子天线,采用舍去一侧接地带的不对称共面波导馈电方式。该天线在超短波频段内具有三个谐振点,频率分别为88MHz,200MHz和290MHz,三个通频带,相对带宽分别为6.4%,20.4%,1.5%,最后得到的天线尺寸仅为268*140*1.5mm~3(L?W?H),相比一般1/4波长的单极子天线高度减少了约67%。2、阐述并分析了缺省部分结构的零阶谐振理论,在缺省并联结构的条件下,利用共面波导结构的灵活性,采用左右不对称结构达到阻抗匹配的条件。在天线中加载交指结构、可变电容以及通过蛇形弯折线将辐射贴片与接地带相连,提供所需的本构参数,实现零阶谐振。设计完成的天线尺寸为80*68*1mm~3(L?W?H),并利用可变电容实现调谐,调谐范围为256～290MHz。在上述天线的基础上,改变右侧接地带结构,为天线引入2个缝隙电容,进一步降低天线的谐振频率,最后得到的天线尺寸为84*88*1mm~3(L?W?H),调谐范围为200～215MHz。3、提出了2种平面慢波结构,蛇形弯折线和交指结构。将它们与分形单极子和零阶谐振天线相结合,在原天线整体尺寸不变的基础上,加载在天线背面。加载蛇形弯折线后的2阶Hilbert分形单极子谐振频率下降了34MHz,下降比例达到了32.7%,有效地实现小型化设计,增益比原天线仅下降2.1d B,辐射方向图形状基本不变;加载交指结构的2阶Hilbert分形单极子的谐振频率也得到了降低,第一谐振点下降到了72MHz处,并在超短波频段内得到了5个谐振点,4个通频带,带宽性能有所提高,第一谐振点处的增益仅下降2.3d B。零阶谐振天线加载蛇形弯折线和交指结构后的天线谐振频率都有所下降,后者效果更为明显。前者相较于原天线谐振频率下降了47MHz,下降比例为22.7%,后者相比原天线谐振频率下降了77MHz,下降比例为37.2%。两种慢波结构加载后的零阶谐振天线的工作带宽窄,辐射方向图形状变化较少,但损耗较大。