采用電磁帶隙結(jié)構(gòu)地板的微帶八木天線

八木天線在被用作彈體引向天線時,由于一側(cè)柱體反射的影響,天線增益惡化嚴重。利用nec軟件,考慮了一側(cè)柱體的影響,對工作在l波段的微帶八木天線的增益進行了優(yōu)化,使得天線增益達到15db,并用cst仿真其結(jié)果。

運用八木天線原理、微帶天線理論和介質(zhì)重疊技術(shù),開發(fā)研究出了一種新型介質(zhì)埋藏微帶貼片八木天線。該天線變平面式微帶貼片八木天線為立體式結(jié)構(gòu),由原來平面式橫向排列變成立體式縱向重疊,解決了平面式微帶貼片八木天線的主波瓣不能與微帶天線平面垂直的問題。經(jīng)測試,這種天線性能優(yōu)于平面式微帶貼片八木天線。

設(shè)計了一種新型的用于柱面共形的微帶準八木天線.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,達到匹配.實測結(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.

八木天線的設(shè)計實踐

微帶準八木天線已經(jīng)在一個很寬的頻帶內(nèi)表現(xiàn)出很好的性能。文章介紹了一種中心頻率為3gh的微帶準八木天線,這種天線的輻射性能非常好,其前后比大于18db,交叉極化電平小于-18db,這些性能都已經(jīng)通過fdtd仿真得到驗證。

在對傳統(tǒng)八木天線分析的基礎(chǔ)上,為提高天線使用的靈活性和工作帶寬,設(shè)計了1種以2.4ghz為中心工作頻率的參數(shù)可變的18單元八木天線。設(shè)計過程中利用vb軟件設(shè)計了一款天線計算器,便于天線尺寸參數(shù)的計算和優(yōu)化調(diào)整,使用hfss軟件搭建天線的模型,并對其中1種參數(shù)方案進行仿真優(yōu)化。制作的天線利用pna3621網(wǎng)絡(luò)分析儀進行了測試。測量結(jié)果表明:在2.3～2.5ghz頻率范圍內(nèi),天線方向圖較好,與仿真結(jié)果較為吻合,天線輸入端電壓駐波比和回波損耗較為理想。

在對傳統(tǒng)八木天線分析的基礎(chǔ)上,為提高天線使用的靈活性和工作帶寬,設(shè)計了一種以2.4ghz為中心工作頻率的參數(shù)可變的18單元八木天線。設(shè)計過程中利用vb軟件設(shè)計了一款天線計算器,方便了天線尺寸參數(shù)的計算和優(yōu)化調(diào)整,還使用hfss軟件搭建天線的模型,并對其中一種參數(shù)方案進行仿真優(yōu)化。測量結(jié)果表明:在2.3ghz～2.5ghz頻率范圍內(nèi),天線方向圖較好,與仿真結(jié)果較為吻合,天線輸入端電壓駐波比和回波損耗較為理想。

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)準八木天線.可重構(gòu)準八木天線以基本準八木天線的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),在基本準八木天線結(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.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)進行了分析與優(yōu)化,并對所設(shè)計的天線進行了實際制作和測試,測試與仿真結(jié)果吻合較好,驗證了該天線的可行性.

混沌思維進化算法將混沌搜索和思維進化算法相結(jié)合,有效地解決了思維進化算法中初始種群產(chǎn)生的盲目隨機性和冗余性以及現(xiàn)有搜索方式易陷入局部最優(yōu)的問題。該算法與標準思維進化算法相比,能有效地避免局部收斂,具有更快的收斂速度。把混沌思維進化算法應(yīng)用到八木天線的優(yōu)化設(shè)計中。通過在hfss和matlab中的建模和優(yōu)化設(shè)計,得出具有優(yōu)良性能的天線結(jié)構(gòu),也驗證了混沌思維進化算法在天線工程領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價值。

介紹了應(yīng)用密距原理設(shè)計的密距八木天線,采用t形匹配天線來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用于激勵器的折合振子和用于反射器及引向器的半波偶極子,通過減小t形匹配天線之間的距離來實現(xiàn)天線的小型化設(shè)計。以中心頻率為500mhz密距八木天線為例,說明了天線的設(shè)計過程,設(shè)計結(jié)果表明,該天線具有較為理想的技術(shù)指標,同時,相對于傳統(tǒng)的八木天線,該設(shè)計使天線尺寸明顯減小。

在密距天線原理、折合振子技術(shù)和遺傳算法電磁領(lǐng)域的應(yīng)用研究基礎(chǔ)上,利用遺傳算法對融合了折合振子與八木天線技術(shù)的新型八木天線結(jié)構(gòu)——雙折合八木天線進行了多目標優(yōu)化,找到了一條切實可行的八木天線小型化途徑。理論和仿真證明,4單元雙折合八木天線單元間距和振子長度都得到了有效減小,同時超短間距天線普遍存在的失配和效率問題得到了解決,獲得了較為理想的增益和輸入阻抗。

準八木(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。為了實現(xiàn)超寬帶系統(tǒng)的遠距離通信,該天線在準八木天線基礎(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:準八木天線有效地實現(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,從而在遠距離地面通信中有效增加了輻射能量的利用率,可以實現(xiàn)定向遠距離地面寬帶通信。

八木天線的結(jié)構(gòu)看起來似乎并不復(fù)雜，但是實際制作起來卻不容易，尤其是要想真正獲得良好的收發(fā)效果，就需要耐著性子下一番苦功夫。為提高成功率，避免過多的無用功，我們自行制作時，最好按照天線工作的中心頻率，去搜尋相關(guān)的工程理論書籍或其他參考資料上提供的現(xiàn)成尺寸，認真參照模仿，才能事半功倍。筆者給大家介紹一款小巧實用的八木天線設(shè)計軟件——yagi，在它的幫助下，你能輕松設(shè)計出任意頻率的高增益八木天線。

采用雙種群遺傳算法(dpga)結(jié)合時域有限差分法(fdtd)優(yōu)化八木天線的單元間距和長度,以實現(xiàn)更優(yōu)方向圖。dpga由全局與局部兩個種群分工協(xié)作完成進化任務(wù),可對每個種群選取不同的目標函數(shù)、適應(yīng)度評價指標和遺傳運算方法。在dpga優(yōu)化過程中fdtd的任務(wù)是對每一個進化出的天線設(shè)計進行性能評估。通過優(yōu)化兩種八木天線結(jié)構(gòu),得到了較文獻中更優(yōu)的結(jié)果,證明此方法的可行性。

新型密距折合八木天線陣列尺寸小,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,單元間強耦合,沒有具體的設(shè)計公式可依等因素使其設(shè)計十分困難。為此,本文采用多目標優(yōu)化遺傳算法實現(xiàn)了折合八木天線的自動優(yōu)化設(shè)計。在結(jié)合遺傳算法優(yōu)點的基礎(chǔ)上,采用多目標優(yōu)化遺傳算法實現(xiàn)了對折合八木天線增益和阻抗的多目標優(yōu)化設(shè)計,不僅滿足設(shè)計要求,也可自動得到其對應(yīng)的天線尺寸參數(shù)。通過此算法自動優(yōu)化設(shè)計了一款工作在104.5mhz的三單元折合八木天線。仿真結(jié)果、實測結(jié)果均與算法優(yōu)化的結(jié)果相一致,驗證了本文多目標優(yōu)化遺傳算法的有效性和可靠性。

遺傳算法應(yīng)用于天線設(shè)計時,需要和電磁場的數(shù)值方法相結(jié)合。從pocklington方程出發(fā),采用矩量法分析計算了八木天線各振子的電流分布、增益及方向圖特性,以八木天線增益為目標,采用遺傳算法對天線振子長度及振子間距進行了優(yōu)化,得到了具有最佳增益的八木天線結(jié)構(gòu)尺寸。實物測試結(jié)果表明該算法的可靠性及正確性。

我校電工電子實驗教學中心為適應(yīng)課程改革需要,歷時3個月自研完成用于滿足業(yè)余無線電通信、無線電測向課程實驗教學需要的hf多波段八木天線塔,建立天線塔管理和使用制度及定期檢查、保養(yǎng)和維護措施,融入自研設(shè)備優(yōu)勢資源,形成實驗指導(dǎo)書、自制設(shè)備開發(fā)總結(jié)報告。通過自研設(shè)備建設(shè),促進學校獲批建設(shè)"業(yè)余衛(wèi)星通信監(jiān)測站",成為全國業(yè)余衛(wèi)星監(jiān)測站網(wǎng)成員,提高了學校實驗室建設(shè)特色,適應(yīng)實驗教學課程改革、創(chuàng)新發(fā)展要求,廣泛滿足大學生科技創(chuàng)新、實踐的多種需求,促進高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng),提升了學校的社會聲譽。

這一切都開始于一次關(guān)于wvaraarrl戶外日的討論。杰森（kf6emb）問吉姆（k6ei）：“既然三段八木可以同時工作在三個波段上，那么為什么三臺收發(fā)機還需要使用三副獨立的天線呢？為什么它們不能使用同一個呢？”

設(shè)計了一種應(yīng)用于gsm850/gsm900/dcs1800/pcs1900/umts2100/lte2.3ghz/wimax2.5ghz/lte2.6ghz多頻段移動通信制式的內(nèi)置單極子手機天線.天線整體結(jié)構(gòu)由單饋電雙分支平面輻射體和開槽結(jié)構(gòu)的不完全pcb地組成,雙分支平面輻射體能夠產(chǎn)生3個諧振點,其中的短分支產(chǎn)生2600mhz諧振點,長分支產(chǎn)生900mhz諧振點,短分支和長分支共同作用產(chǎn)生1900mhz諧振點,開槽pcb地延長地板的電流路徑,從而降低了低頻諧振點,增加天線帶寬.天線整體結(jié)構(gòu)尺寸為115mm×60mm×6mm,其中天線輻射體尺寸為50mm×15mm×6mm.所設(shè)計的天線結(jié)構(gòu)緊湊、簡單,易于制作,滿足移動手機天線的設(shè)計要求.使用ansofthfss仿真軟件設(shè)計和優(yōu)化天線結(jié)構(gòu),并制作實際的測試模型.實驗測量結(jié)果和仿真結(jié)果一致性較好,表明了此天線結(jié)構(gòu)設(shè)計的準確性.

接地板開槽可以改變微帶天線的輻射特性及阻抗特性,在微帶貼片天線的頻帶展寬中已有所應(yīng)用。該文給出了微帶貼片天線散射特性的矩量法求解過程,并分析了接地板開槽對天線雷達截面(rcs)的影響。與短路針加載相結(jié)合,給出了一種接地板開槽形式。結(jié)果表明,據(jù)此設(shè)計的微帶貼片天線在較寬頻帶內(nèi)實現(xiàn)了rcs的減縮,同時天線的輻射性能保持良好,對天線的隱身有一定的借鑒作用。

為了研究微帶線—槽線饋電結(jié)構(gòu)參數(shù)對vivaldi天線輻射性能的影響,將該天線的參數(shù)歸納成微帶短截線的尺寸、槽線環(huán)形諧振器的尺寸、天線漸變指數(shù)及開口尺寸3個部分,并分別對這些參數(shù)進行優(yōu)化仿真設(shè)計。結(jié)果表明:3個部分主要參數(shù)對帶寬均有較大影響,設(shè)計時槽線諧振腔半徑不能隨意增加,其值應(yīng)與天線工作波長的1/4相當,扇形微帶短截線夾角直接影響高頻部分,有助于帶寬的提高,隨著漸變指數(shù)的增大,天線的增益和主瓣電平減小,波束寬度增加。該研究為該類天線設(shè)計提供了技術(shù)支持。

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,各頻率點的方向圖均實現(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及其分形嵌套設(shè)計思想可以廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域.