改進(jìn)型微帶貼片八木天線設(shè)計(jì)

基于隱蔽監(jiān)測(cè)的特殊需要,其監(jiān)測(cè)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(jì)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(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)度,即構(gòu)成低段頻點(diǎn)的低q諧振電長(zhǎng)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(jì)天線的仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合,表明近似計(jì)算公式可信。

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(jié)構(gòu)變形而來(lái),其結(jié)構(gòu)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(kāi)在金屬gnd板上,而矩形饋電貼片在介質(zhì)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(duì)接處采用漸變結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到阻抗匹配。以矩形寬槽尺寸為主構(gòu)成了低頻段的等效諧振電長(zhǎng)度,而饋電貼片尺寸構(gòu)成了高頻段的等效諧振電長(zhǎng)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(gòu)成兩諧振電長(zhǎng)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(yùn)用hfss仿真軟件,根據(jù)設(shè)定尺寸進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì),制備了兩只不同頻段的樣品天線。仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致,表明該原理設(shè)計(jì)出的天線可實(shí)現(xiàn)超寬帶特性。

為了滿足新型無(wú)線通信系統(tǒng)的需要,設(shè)計(jì)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(jì)中,激勵(lì)振子的兩臂分別印制在介質(zhì)板兩側(cè),從而簡(jiǎn)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(duì)較小等優(yōu)點(diǎn).控制開(kāi)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(gè)方向.用電磁仿真軟件對(duì)所提出的天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與優(yōu)化,并對(duì)所設(shè)計(jì)的天線進(jìn)行了實(shí)際制作和測(cè)試,測(cè)試與仿真結(jié)果吻合較好,驗(yàn)證了該天線的可行性.

混沌思維進(jìn)化算法將混沌搜索和思維進(jìn)化算法相結(jié)合,有效地解決了思維進(jìn)化算法中初始種群產(chǎn)生的盲目隨機(jī)性和冗余性以及現(xiàn)有搜索方式易陷入局部最優(yōu)的問(wèn)題。該算法與標(biāo)準(zhǔn)思維進(jìn)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(jìn)化算法應(yīng)用到八木天線的優(yōu)化設(shè)計(jì)中。通過(guò)在hfss和matlab中的建模和優(yōu)化設(shè)計(jì),得出具有優(yōu)良性能的天線結(jié)構(gòu),也驗(yàn)證了混沌思維進(jìn)化算法在天線工程領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

微帶準(zhǔn)八木天線已經(jīng)在一個(gè)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(zhǔn)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(guò)fdtd仿真得到驗(yàn)證。

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(duì)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(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化,找到了一條切實(shí)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(zhǎng)度都得到了有效減小,同時(shí)超短間距天線普遍存在的失配和效率問(wèn)題得到了解決,獲得了較為理想的增益和輸入阻抗。

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

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(duì)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(cè)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(duì)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。

南開(kāi)大學(xué) 本科生畢業(yè)論文 中文題目：貼片天線的設(shè)計(jì) 英文題目：thedesignofpatchantenna 學(xué)號(hào)： 姓名： 年級(jí)： 專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù) 系別：電子科學(xué)系 指導(dǎo)教師： 完成日期： 南開(kāi)大學(xué)濱海學(xué)院畢業(yè)論文誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），題目《貼片天線的 設(shè)計(jì)》是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成 果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方 式注明。除此之外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰 寫過(guò)的作品成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果。 畢業(yè)論文作者簽名： 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生畢業(yè)論文 i 摘要 本文是以貼片天線為研究對(duì)象。現(xiàn)代天線領(lǐng)域中，貼片天線扮演了一個(gè)很重 要的角色。因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，便于制造等特點(diǎn)。本文首先介紹了 天線的由來(lái)和一些相

提出了一種采用二維電磁帶隙結(jié)構(gòu)地板為反射器的微帶八木天線。對(duì)所構(gòu)造電磁帶隙結(jié)構(gòu)的電磁傳輸特性進(jìn)行了研究,通過(guò)hfss仿真和優(yōu)化,使所設(shè)計(jì)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(shí)測(cè)結(jié)果表明,在2.3～2.75ghz頻率范圍,所設(shè)計(jì)天線的回波損耗s11≤-10db,其阻抗相對(duì)帶寬為18%,最大輻射方向增益達(dá)10.1dbi,而相同結(jié)構(gòu)但采用普通金屬地板為反射器的對(duì)比天線,其阻抗相對(duì)帶寬為12%,增益為8dbi。研究結(jié)論對(duì)平面、高增益天線的設(shè)計(jì)具有很好的參考價(jià)值。

設(shè)計(jì)了一副中心頻率為2ghz的四分之一波長(zhǎng)u型貼片天線。采用u型槽加載減小了探針電感,使天線實(shí)現(xiàn)雙諧振工作,通過(guò)將雙頻比調(diào)整到接近為1以展寬天線的工作頻帶,設(shè)計(jì)出的天線的帶寬達(dá)49%(vswr<2)。利用短路墻加載技術(shù),使天線的尺寸在四分之一波長(zhǎng)左右,減小了天線尺寸,天線的尺寸僅為29.5mm×40mm×12mm。實(shí)際制作了該天線,測(cè)試結(jié)果與理論分析基本吻合,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。該天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于設(shè)計(jì)以及加工制作,同時(shí)方便集成于移動(dòng)通信設(shè)備中。

接地板開(kāi)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(guò)程,并分析了接地板開(kāi)槽對(duì)天線雷達(dá)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(kāi)槽形式。結(jié)果表明,據(jù)此設(shè)計(jì)的微帶貼片天線在較寬頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)了rcs的減縮,同時(shí)天線的輻射性能保持良好,對(duì)天線的隱身有一定的借鑒作用。

采用雙種群遺傳算法(dpga)結(jié)合時(shí)域有限差分法(fdtd)優(yōu)化八木天線的單元間距和長(zhǎng)度,以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)方向圖。dpga由全局與局部?jī)蓚€(gè)種群分工協(xié)作完成進(jìn)化任務(wù),可對(duì)每個(gè)種群選取不同的目標(biāo)函數(shù)、適應(yīng)度評(píng)價(jià)指標(biāo)和遺傳運(yùn)算方法。在dpga優(yōu)化過(guò)程中fdtd的任務(wù)是對(duì)每一個(gè)進(jìn)化出的天線設(shè)計(jì)進(jìn)行性能評(píng)估。通過(guò)優(yōu)化兩種八木天線結(jié)構(gòu),得到了較文獻(xiàn)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(qiáng)耦合,沒(méi)有具體的設(shè)計(jì)公式可依等因素使其設(shè)計(jì)十分困難。為此,本文采用多目標(biāo)優(yōu)化遺傳算法實(shí)現(xiàn)了折合八木天線的自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在結(jié)合遺傳算法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,采用多目標(biāo)優(yōu)化遺傳算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)折合八木天線增益和阻抗的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),不僅滿足設(shè)計(jì)要求,也可自動(dòng)得到其對(duì)應(yīng)的天線尺寸參數(shù)。通過(guò)此算法自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)了一款工作在104.5mhz的三單元折合八木天線。仿真結(jié)果、實(shí)測(cè)結(jié)果均與算法優(yōu)化的結(jié)果相一致,驗(yàn)證了本文多目標(biāo)優(yōu)化遺傳算法的有效性和可靠性。

我校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為適應(yīng)課程改革需要,歷時(shí)3個(gè)月自研完成用于滿足業(yè)余無(wú)線電通信、無(wú)線電測(cè)向課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(hù)措施,融入自研設(shè)備優(yōu)勢(shì)資源,形成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、自制設(shè)備開(kāi)發(fā)總結(jié)報(bào)告。通過(guò)自研設(shè)備建設(shè),促進(jìn)學(xué)校獲批建設(shè)"業(yè)余衛(wèi)星通信監(jiān)測(cè)站",成為全國(guó)業(yè)余衛(wèi)星監(jiān)測(cè)站網(wǎng)成員,提高了學(xué)校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)特色,適應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程改革、創(chuàng)新發(fā)展要求,廣泛滿足大學(xué)生科技創(chuàng)新、實(shí)踐的多種需求,促進(jìn)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng),提升了學(xué)校的社會(huì)聲譽(yù)。

隨著wlan與藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展,2.4ghz頻段越來(lái)越受到關(guān)注,因此,設(shè)計(jì)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(wú)線通信設(shè)備中,有較強(qiáng)的實(shí)用性.它通過(guò)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(lái)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.

設(shè)計(jì)了一種用于pcs和imt-2000頻段的雙u形結(jié)構(gòu)的微帶貼片天線,提出了一種新的方法,用同軸饋電的不是傳統(tǒng)平行的雙u形矩形微帶貼片,其優(yōu)點(diǎn)也是可以增加輸入阻抗帶寬。天線使用合適的尺寸,可以使u形縫天線在1710~2170mhz頻段內(nèi)高達(dá)23.7%的相對(duì)帶寬(vswr<2)。使用商業(yè)軟件hfss10得到天線的回波損耗和方向圖仿真結(jié)果。

在ramadana.alhalabi設(shè)計(jì)的準(zhǔn)八木天線基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),采取增加展寬天線帶寬的兩個(gè)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(duì)帶寬的目的。使用ansofthfss軟件對(duì)改進(jìn)天線進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)旰蛯?duì)實(shí)物天線進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明:這種改進(jìn)型天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,其相對(duì)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。

設(shè)計(jì)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(guò)共面波導(dǎo)饋電,避免平衡不平衡轉(zhuǎn)換,簡(jiǎn)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(cè)結(jié)果表明:天線在790～1080mhz頻帶內(nèi),回波損耗s11≤-10db,相對(duì)阻抗帶寬為30%,最大輻射增益為3.8db.

八木天線的設(shè)計(jì)實(shí)踐

采用微帶貼片天線與印刷四臂螺旋天線相組合的方式,完成銥星通信和北斗定位通信的功能,通過(guò)特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)二者電氣性能的互補(bǔ)優(yōu)化。

在對(duì)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(jì)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(jì)過(guò)程中利用vb軟件設(shè)計(jì)了一款天線計(jì)算器,便于天線尺寸參數(shù)的計(jì)算和優(yōu)化調(diào)整,使用hfss軟件搭建天線的模型,并對(duì)其中1種參數(shù)方案進(jìn)行仿真優(yōu)化。制作的天線利用pna3621網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)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。