方向圖可重構寬帶準八木天線設計

混沌思維進化算法將混沌搜索和思維進化算法相結合,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用到八木天線的優(yōu)化設計中。通過在hfss和matlab中的建模和優(yōu)化設計,得出具有優(yōu)良性能的天線結構,也驗證了混沌思維進化算法在天線工程領域具有較高的應用價值。

運用八木天線原理、微帶天線理論和介質重疊技術,開發(fā)研究出了一種新型介質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構,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。

在密距天線原理、折合振子技術和遺傳算法電磁領域的應用研究基礎上,利用遺傳算法對融合了折合振子與八木天線技術的新型八木天線結構——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。

設計了一種寬帶微帶貼片八木天線。通過采用正方形貼片形狀、附加寄生貼片等方法,獲得了較大的相對阻抗帶寬和較好的方向性。該天線工作頻率為12ghz,三維電磁仿真軟件ansofthfss仿真結果表明:這種改進型天線在其它參數(shù)不變的情況下,其相對阻抗帶寬達到27.5%(vswr≤2),實現(xiàn)了天線頻帶的超寬性,滿足了某項目中無線通信設備的需要。

介紹了應用密距原理設計的密距八木天線,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)天線的小型化設計。以中心頻率為500mhz密距八木天線為例,說明了天線的設計過程,設計結果表明,該天線具有較為理想的技術指標,同時,相對于傳統(tǒng)的八木天線,該設計使天線尺寸明顯減小。

八木天線在被用作彈體引向天線時,由于一側柱體反射的影響,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仿真其結果。

陣列方向圖及matlab仿真 1、線陣的方向圖 2 ()22cos(cos)r matlab程序如下（2元）： clear; a=0:0.1:2*pi; y=sqrt(2+2*cos(pi-pi*cos(a))); polar(a,y); 圖形如下： 若陣元間距為半波長的m個陣元的輸出用方向向量權重11(,,)m jj mgege加以組合的話， 陣列的方向圖為 [(1)cos()] 1 ()m m jm m m rge matlab程序如下（10個陣元）： clear; f=3e10; lamda=(3e8)/f; beta=2.*pi/lamda; n=10; t=0:0.01:2*pi; d=lamda/4; w=beta.*d.*cos(t); z1=((n/2).*w)-n/2*beta*d; z2=((1/2).*w)-

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。

采用雙種群遺傳算法(dpga)結合時域有限差分法(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,可對每個種群選取不同的目標函數(shù)、適應度評價指標和遺傳運算方法。在dpga優(yōu)化過程中fdtd的任務是對每一個進化出的天線設計進行性能評估。通過優(yōu)化兩種八木天線結構,得到了較文獻中更優(yōu)的結果,證明此方法的可行性。

新型密距折合八木天線陣列尺寸小,結構復雜,單元間強耦合,沒有具體的設計公式可依等因素使其設計十分困難。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)化設計。在結合遺傳算法優(yōu)點的基礎上,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)化設計,不僅滿足設計要求,也可自動得到其對應的天線尺寸參數(shù)。通過此算法自動優(yōu)化設計了一款工作在104.5mhz的三單元折合八木天線。仿真結果、實測結果均與算法優(yōu)化的結果相一致,驗證了本文多目標優(yōu)化遺傳算法的有效性和可靠性。

天線方向圖測試系統(tǒng)的設計

我校電工電子實驗教學中心為適應課程改革需要,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,融入自研設備優(yōu)勢資源,形成實驗指導書、自制設備開發(fā)總結報告。通過自研設備建設,促進學校獲批建設"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特色,適應實驗教學課程改革、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,促進高素質創(chuàng)新型人才培養(yǎng),提升了學校的社會聲譽。

近年來,超寬帶(uwb)無線通信技術的發(fā)展日益引起人們的關注和興趣,超寬帶天線設計是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。本文提出一種新穎的超寬帶楔形微帶準喇叭天線設計,通過合理設計輻射貼片和介質基板的尺寸及形狀,有效地展寬了天線帶寬。仿真結果顯示其vswr<2的頻帶范圍較大,而且隨著頻率的增加,天線的增益有增大的趨勢。此外,這種天線成本較低廉,比較容易制作。

提出了一種采用二維電磁帶隙結構地板為反射器的微帶八木天線。對所構造電磁帶隙結構的電磁傳輸特性進行了研究,通過hfss仿真和優(yōu)化,使所設計天線的諧振頻率落在電磁帶隙地板阻帶范圍之內(nèi),有效地提高了天線的增益和阻抗帶寬。實測結果表明,在2.3～2.75ghz頻率范圍,所設計天線的回波損耗s11≤-10db,其阻抗相對帶寬為18%,最大輻射方向增益達10.1dbi,而相同結構但采用普通金屬地板為反射器的對比天線,其阻抗相對帶寬為12%,增益為8dbi。研究結論對平面、高增益天線的設計具有很好的參考價值。

左內(nèi)開 室外 右內(nèi)開 室外 右外開 室外 左外開 室外 12 34

該文提出了一種新穎超寬帶微帶天線。該天線由微帶寬槽天線的基本結構變形而來,其結構由矩形饋電微帶貼片與矩形寬槽孔貼片組成。矩形寬槽孔開在金屬gnd板上,而矩形饋電貼片在介質板的另一面并在矩形寬槽孔框內(nèi)偏下方。貼片與饋電線對接處采用漸變結構來達到阻抗匹配。以矩形寬槽尺寸為主構成了低頻段的等效諧振電長度,而饋電貼片尺寸構成了高頻段的等效諧振電長度。在各自的諧振頻區(qū)上,矩形寬槽與饋電微帶貼片兩者相互耦合,構成兩諧振電長度的天線疊合組成為一共面天線,從而拓展了天線的帶寬。該文運用hfss仿真軟件,根據(jù)設定尺寸進行了仿真設計,制備了兩只不同頻段的樣品天線。仿真結果和實驗結果基本一致,表明該原理設計出的天線可實現(xiàn)超寬帶特性。

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30.77%,其增益達6.8~9.5dbi,滿足隱蔽監(jiān)測系統(tǒng)的技術要求。該天線的矩形貼片尺寸l可構成高段頻點的低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,即構成低段頻點的低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щ娏髀窂奖谎由?因而貼片的實際尺寸被縮小約30%。本設計天線的仿真結果與實測結果基本吻合,表明近似計算公式可信。

在ramadana.alhalabi設計的準八木天線基礎上進行了改進設計,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構等改進措施,從而達到展寬天線相對帶寬的目的。使用ansofthfss軟件對改進天線進行仿真實驗年和對實物天線進行測試,結果表明:這種改進型天線結構設計合理,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,從而拓寬了該準八木天線的應用范圍,而且緊湊的結構和較小的尺寸便于天線組陣。

八木天線的設計實踐

在對傳統(tǒng)八木天線分析的基礎上,為提高天線使用的靈活性和工作帶寬,設計了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。設計過程中利用vb軟件設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)絡分析儀進行了測試。測量結果表明: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上,為提高天線使用的靈活性和工作帶寬,設計了一種以2.4ghz為中心工作頻率的參數(shù)可變的18單元八木天線。設計過程中利用vb軟件設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,與仿真結果較為吻合,天線輸入端電壓駐波比和回波損耗較為理想。

設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,通過共面波導饋電,避免平衡不平衡轉換,簡化了天線結構.采用蝶形偶極子作為輻射源,增加天線帶寬.采用分段結構引向器,提高天線增益,調節(jié)輸入阻抗,達到匹配.實測結果表明: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.