超寬帶楔形微帶準(zhǔn)喇叭天線設(shè)計

針對當(dāng)前無線通信中的熱點(diǎn)之一超寬帶天線進(jìn)行研究,提出了一種簡單的新型超寬帶微帶天線結(jié)構(gòu),并利用電磁仿真軟件cst進(jìn)行仿真驗(yàn)證.仿真結(jié)果表明,該天線可在3～25ghz的頻段內(nèi)達(dá)到駐波比,不僅覆蓋了fcc所提出的頻段,更大大擴(kuò)展了可用頻段范圍.同時,該超寬帶天線結(jié)構(gòu)整體輻射性能較好,基本符合超寬帶通信對天線的要求.

提出了一種微帶雙頻uwb天線的設(shè)計,結(jié)合ads,hfss仿真工具;對天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論優(yōu)化并通過大量仿真對天線尺寸進(jìn)行調(diào)整;優(yōu)化出適合uwbfcc提出的3.1-10.6ghz頻帶范圍的雙頻微帶天線,此天線的優(yōu)點(diǎn)不需要任何加載,結(jié)構(gòu)簡單;仿真結(jié)果表明天線性能良好,滿足一定的帶寬需求。

準(zhǔn)八木(quasi-yagi)天線是一種基于傳統(tǒng)八木天線的寬帶平面微帶天線,具有良好的增益特性。為了實(shí)現(xiàn)超寬帶系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離通信,該天線在準(zhǔn)八木天線基礎(chǔ)上增加了引向器,從而在對天線剖面影響較小的前提下提高了天線單元的增益。利用寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)組陣,使天線陣列具有良好的阻抗匹配性能,顯著提高了天線的輻射效率。仿真和測試結(jié)果均表明:準(zhǔn)八木天線有效地實(shí)現(xiàn)了超寬帶、小型化、高增益,并且在水平方向上天線的能量輻射范圍比較大,而在垂直方向上能量輻射相對集中,從而在遠(yuǎn)距離地面通信中有效增加了輻射能量的利用率,可以實(shí)現(xiàn)定向遠(yuǎn)距離地面寬帶通信。

文章設(shè)計了一種新穎的心形超寬帶陷波天線。該天線采用微帶線饋電,為了獲得超寬帶特性,將天線的輻射貼片設(shè)計成漸變的心形形狀,同時在地板上切角來獲得良好的阻抗匹配。為了去除超寬帶頻帶內(nèi)的來自無線局域網(wǎng)(wlan)頻段的干擾,在輻射貼片上引入u形槽使其具有陷波功能。仿真結(jié)果表明該天線覆蓋了3.4ghz~14ghz的頻帶范圍,并實(shí)現(xiàn)了在5ghz~6ghz處形成阻帶特性,結(jié)構(gòu)簡單,適用于超寬帶系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。

宇宙背景輻射的研究對我們了解宇宙大爆炸具有重要的意義,研究背景輻射,需要了解矩形喇叭天線的測量結(jié)果,首先介紹微波輻射計中用于標(biāo)定天線溫度的口面定標(biāo)法和口面定標(biāo)方程。利用口面定標(biāo)方程對天線溫度進(jìn)行反演,計算天線總的噪聲溫度。接著介紹影響天線噪聲溫度的各種噪聲源,主要考慮到內(nèi)部噪聲源和外部噪聲源,并對影響天線溫度的各種噪聲源進(jìn)行具體分析。最后結(jié)合分析得出的數(shù)據(jù)與矩形喇叭天線的原有的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來研究背景輻射。

介紹了不同頻段、不同尺寸的角錐喇叭天線成型方法,針對傳統(tǒng)成型方法一些不足之處以及產(chǎn)品輕量化設(shè)計的要求,對喇叭的成型方法又提供了三種新的制造工藝,即電子束焊、真空釬焊及碳纖維復(fù)合材料成型法。

隨著wlan與藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展,2.4ghz頻段越來越受到關(guān)注,因此,設(shè)計了一種新型的應(yīng)用于2.4ghz頻段的天線.該天線結(jié)構(gòu)緊湊,可以方便地植入無線通信設(shè)備中,有較強(qiáng)的實(shí)用性.它通過在矩形微帶天線的輻射貼片上加載窄縫隙和一些諧振單元,利用直接或間接耦合作用,來實(shí)現(xiàn)微帶天線的小型化寬頻帶.其阻抗帶寬達(dá)到了885mhz(2010~2899mhz,回波損耗小于-10db),輻射方向圖表明該天線性能較好,增益達(dá)到了6.7dbi.

基于隱蔽監(jiān)測的特殊需要,其監(jiān)測系統(tǒng)要求天線寬頻帶、高增益、且小型輕便,為此選定設(shè)計u型槽矩形貼片微帶天線。本天線矩形貼片尺寸為44.4×89.4mm2(即l×w),輻射貼片與地之間的空氣層厚度為10mm(即h),可在2.2~3ghz范圍內(nèi)工作,頻帶寬度約達(dá)30.77%,其增益達(dá)6.8~9.5dbi,滿足隱蔽監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)要求。該天線的矩形貼片尺寸l可構(gòu)成高段頻點(diǎn)的低q諧振電長度,而將貼片中印成u型槽后,其總尺寸未變,但與l組合后將延伸新的等效電長度,即構(gòu)成低段頻點(diǎn)的低q諧振電長度,從而使整體貼片(有u型槽后)具有寬帶工作特性。這里低q諧振是由u型槽造成的,有利展寬頻帶。由于u型槽使貼片上表面?zhèn)鲗?dǎo)電流路徑被延伸,因而貼片的實(shí)際尺寸被縮小約30%。本設(shè)計天線的仿真結(jié)果與實(shí)測結(jié)果基本吻合,表明近似計算公式可信。

本文提出了一種寬帶三角形偶極子微帶天線。該天線由平面偶極子,垂直短路片組成,由l型饋線進(jìn)行饋電。仿真結(jié)果表明:該偶極子天線相對帶寬達(dá)到了70%(vswr≤2),實(shí)現(xiàn)了1.87-3.87ghz的工作頻帶,平均增益達(dá)到7dbi,具有穩(wěn)定的增益和方向圖,交叉極化小于-25db.

針對微帶天線自身特點(diǎn),設(shè)計一款u形槽的寬帶微帶天線,采取相應(yīng)措施,使得駐波比、帶寬、增益等參數(shù)在其所設(shè)計的輻射頻段均達(dá)到比較理想效果。用hfss軟件進(jìn)行仿真計算及優(yōu)化設(shè)計,并對實(shí)際天線進(jìn)行了測試。測試結(jié)果與仿真結(jié)果具有很好的一致性。

保真度論文：超寬帶高保真天線的研究與設(shè)計 【中文摘要】在超寬帶通信系統(tǒng)設(shè)計中,需要綜合考慮脈沖波形 的產(chǎn)生和發(fā)射/接收天線對脈沖波形傳輸質(zhì)量的影響。在非超寬帶天 線的設(shè)計中,一般采用駐波比、增益、方向圖等參數(shù)來衡量天線性能 的好壞。這些參數(shù)都是頻率的函數(shù),它們在一定的帶寬范圍內(nèi)變化不 大。但是,當(dāng)天線的帶寬是幾倍的頻程甚至十幾倍頻程,即對于超寬帶 天線,上述電參數(shù)已不足以反映超寬帶天線的性能。因此,超寬帶天線 時域脈沖波形的保真度逐漸成為超寬帶天線性能的研究熱點(diǎn)。本文在 研究保真度與天線參數(shù)關(guān)系的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一款保真度較高的超寬 帶天線。論文分為四個部分。首先介紹了發(fā)展超寬帶天線的意義,然 后討論了脈沖信號經(jīng)過超寬帶天線及自由空間時產(chǎn)生失真的過程及 原因,給出了本文的研究方法。其次,介紹了超寬帶天線的性能參數(shù), 并給出了超寬帶天線系統(tǒng)框圖及其傳輸信號的計算與

結(jié)合超寬帶脈沖信號的特點(diǎn),選擇了高斯脈沖波型,分析天線對稱結(jié)構(gòu)存在目標(biāo)位置冗余信息,提出非軸對稱的交叉螺旋布陣優(yōu)化設(shè)計,降低了時域波束形成中點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的旁瓣水平,進(jìn)而抑制穿墻成像中的虛假像。

在ramadana.alhalabi設(shè)計的準(zhǔn)八木天線基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計,采取增加展寬天線帶寬的兩個寄生貼片和振子耦合枝節(jié)和提高天線增益的天線背面引向振子組,減小天線體積的饋線結(jié)構(gòu)等改進(jìn)措施,從而達(dá)到展寬天線相對帶寬的目的。使用ansofthfss軟件對改進(jìn)天線進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)旰蛯?shí)物天線進(jìn)行測試,結(jié)果表明:這種改進(jìn)型天線結(jié)構(gòu)設(shè)計合理,其相對帶寬都大于20%(vswr≤2),在2.4ghz處的增益都大于10db,天線具有良好的性能,從而拓寬了該準(zhǔn)八木天線的應(yīng)用范圍,而且緊湊的結(jié)構(gòu)和較小的尺寸便于天線組陣。

改進(jìn)了一種印刷圓盤單極超寬帶天線.利用仿真軟件cst對其進(jìn)行了仿真計算,最后給出了天線的反射損耗曲線和輻射方向圖.該天線采用微帶線進(jìn)行饋電.天線基板采用較低的介電常數(shù)(ε=2.2),天線的-10db反射損耗的頻率覆蓋范圍為2.77～14.82ghz.這種天線很適合應(yīng)用于目前的短程超寬帶通信系統(tǒng).

利用單極子結(jié)構(gòu)和共面波導(dǎo)特性設(shè)計了一種小型化超寬帶箭形單極子天線。該天線帶寬達(dá)到3.9~10.9ghz。使用三維電磁仿真軟件hfss12對天線進(jìn)行仿真并進(jìn)行優(yōu)化,得到回波損耗、電壓駐波比,增益等參數(shù),其中回波損耗在3.9~10.9ghz小于–10db,電壓駐波比小于2。仿真結(jié)果表明該天線符合設(shè)計要求,在整個帶寬頻率范圍內(nèi)具有較穩(wěn)定的增益和輻射方向性,其可廣泛應(yīng)用于商業(yè)超寬帶無線通信領(lǐng)域中。

為了滿足新型無線通信系統(tǒng)的需要,設(shè)計了一種寬帶方向圖可重構(gòu)準(zhǔn)八木天線.可重構(gòu)準(zhǔn)八木天線以基本準(zhǔn)八木天線的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),在基本準(zhǔn)八木天線結(jié)構(gòu)的設(shè)計中,激勵振子的兩臂分別印制在介質(zhì)板兩側(cè),從而簡化了饋電結(jié)構(gòu),減小了天線尺寸.該天線具有寬頻帶及工作頻帶上增益變化相對較小等優(yōu)點(diǎn).控制開關(guān)的通斷狀態(tài),天線在xoy面的方向圖可以分別指向4個方向.用電磁仿真軟件對所提出的天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與優(yōu)化,并對所設(shè)計的天線進(jìn)行了實(shí)際制作和測試,測試與仿真結(jié)果吻合較好,驗(yàn)證了該天線的可行性.

傳統(tǒng)形式上的微帶貼片天線雖具有體積小、重量輕的特點(diǎn),但窄帶特性卻制約了其工程應(yīng)用的范圍。在對曲邊蝶形天線結(jié)構(gòu)和特性理論分析的基礎(chǔ)上,使用ansoft公司的hfss三維電磁場軟件對其進(jìn)行建模仿真,最終優(yōu)化得出了在0.8～3.0ghz寬頻帶范圍內(nèi)都具有良好的輻射特性,且在工作帶寬內(nèi)vswr<1.5的曲邊蝶形微帶天線,在小型化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了微帶天線的寬頻帶特性。

提出一種新型寬帶天線結(jié)構(gòu),在天線貼片兩邊緣開兩c型槽,以激勵出新的諧振點(diǎn),并在介質(zhì)與地板間加入空氣層,降低q值,從而在較小體積的條件下實(shí)現(xiàn)展寬帶寬的目的。通過仿真與測試結(jié)果表明,該天線在3.92~4.47ghz頻帶內(nèi)反射系數(shù)均小于-10db,方向增益達(dá)到8.22db,具有良好的輻射特性。

設(shè)計了一種具有矩形環(huán)路的超寬帶天線。該天線包含兩個共振輻射部分,一條回路和槽循環(huán),通過該設(shè)計實(shí)現(xiàn)了超寬帶功能。利用高頻電磁仿真軟件hfss進(jìn)行了仿真,該天線工作頻率在2.8~4.85ghz,輸入回波損耗<-10db,并給出了方向圖、回波損耗等天線的普遍性指標(biāo),仿真結(jié)果證明了該天線設(shè)計方法有效可行。

設(shè)計了一種新型的用于柱面共形的微帶準(zhǔn)八木天線.天線共形在一段圓柱體表面,通過共面波導(dǎo)饋電,避免平衡不平衡轉(zhuǎn)換,簡化了天線結(jié)構(gòu).采用蝶形偶極子作為輻射源,增加天線帶寬.采用分段結(jié)構(gòu)引向器,提高天線增益,調(diào)節(jié)輸入阻抗,達(dá)到匹配.實(shí)測結(jié)果表明:天線在790～1080mhz頻帶內(nèi),回波損耗s11≤-10db,相對阻抗帶寬為30%,最大輻射增益為3.8db.

在分形的理論基礎(chǔ)上,結(jié)合扇形循環(huán)嵌套元素,文章設(shè)計出了一種具有多頻帶的小型微帶天線.以等腰梯形作為共面波導(dǎo)的金屬地板中間饋電極大地提高了該天線的輻射性能,其包含了3個通頻帶,覆蓋wlan/wimax的工作頻段,即2.44ghz/3.5ghz/5.2—5.8ghz.在該工作頻段,利用hfss軟件測量方向圖、反射損耗和阻抗等性能,各頻率點(diǎn)的方向圖均實(shí)現(xiàn)了h面全向,并且反射損耗較低.此外,該天線的小型化特點(diǎn)及其分形嵌套設(shè)計思想可以廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域.

文中運(yùn)用有限元分析方法,通過msc.patran/nastran軟件,建立了喇叭天線機(jī)架的有限元模型,分析機(jī)架結(jié)構(gòu)的振動模態(tài),計算固有頻率并對結(jié)果進(jìn)行綜合評價。模態(tài)分析驗(yàn)證了機(jī)架設(shè)計的剛度和強(qiáng)度,為優(yōu)化設(shè)計提供了參考和依據(jù)。