田口算法的超寬帶TEM喇叭天線及陣列的優(yōu)化

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。

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定天線溫度的口面定標法和口面定標方程。利用口面定標方程對天線溫度進行反演,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。

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,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。貼片與饋電線對接處采用漸變結(jié)構(gòu)來達到阻抗匹配。以矩形寬槽尺寸為主構(gòu)成了低頻段的等效諧振電長度,而饋電貼片尺寸構(gòu)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(gòu)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(shè)定尺寸進行了仿真設(shè)計,制備了兩只不同頻段的樣品天線。仿真結(jié)果和實驗結(jié)果基本一致,表明該原理設(shè)計出的天線可實現(xiàn)超寬帶特性。

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。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

針對當前無線通信中的熱點之一超寬帶天線進行研究,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進行仿真驗證.仿真結(jié)果表明,該天線可在3～25ghz的頻段內(nèi)達到駐波比,不僅覆蓋了fcc所提出的頻段,更大大擴展了可用頻段范圍.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.

改進了一種印刷圓盤單極超寬帶天線.利用仿真軟件cst對其進行了仿真計算,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。該天線帶寬達到3.9~10.9ghz。使用三維電磁仿真軟件hfss12對天線進行仿真并進行優(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。

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

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)進行理論優(yōu)化并通過大量仿真對天線尺寸進行調(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。

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)計實現(xiàn)了超寬帶功能。利用高頻電磁仿真軟件hfss進行了仿真,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,仿真結(jié)果證明了該天線設(shè)計方法有效可行。

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。

拋物方程模型(pe)已經(jīng)被廣泛用來分析各類電波傳播問題,對于初始場的求解,該模型使用固定的高斯方向圖函數(shù)來擬合實際天線方向圖,這與近地線天線的方向圖不符并產(chǎn)生計算誤差。文章針對這一不足,提出一種基于feko/pe的混合算法。首先利用feko對近地半菱形天線進行建模求解,計算出天線附近一定距離處的場強,然后將其離散化后作為初始場代入拋物方程進行步進計算,得到了半菱形天線的地波場場強。與其他文獻求解同類問題結(jié)果相比,feko/pe算法計算精度略低,但計算簡便,適合工程應(yīng)用。

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。

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。

本文設(shè)計了一款在433mhz頻段工作的寬帶陣列天線。天線陣列單元采用倒置微帶線的雙層微帶平板天線,該天線由于其一致性和易于集成的特點,是現(xiàn)階段的研究熱點。本文利用hfss進行天線單元的設(shè)計和仿真,并根據(jù)結(jié)果進行測試。測試表明駐波參數(shù)小于2,工作增益達到9.0dbi,駐波比和方向圖的測試結(jié)果與hfss的仿真一致性很好。

提出了一種帶雙陷結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)饋電的平面超寬帶天線。天線采用矩形貼片作為輻射單元,采用共面波導(dǎo)(cpw)進行饋電,通過在矩形貼片上開一個u形槽和在接地面上開2個對稱的l形槽來實現(xiàn)雙陷波功能。

設(shè)計一種0.35~3.80ghz頻段的6db五級超寬帶耦合器.耦合器前兩級采用襯底型平行耦合帶狀線結(jié)構(gòu),后三級采用傳統(tǒng)側(cè)邊耦合帶狀線結(jié)構(gòu).在帶狀線級聯(lián)處加載容性開路膜片補償電路,改善電路的匹配性能,降低器件的回波損耗.襯底型緊耦合結(jié)構(gòu)克服了印刷電路工藝對耦合帶狀線線間距的限制,且不需要高分辨率的制作過程,也不會引入焊點等不連續(xù)性結(jié)構(gòu).仿真的耦合系數(shù)和實測數(shù)據(jù)有較好的一致性.

5g微帶陣列天線 要求：利用介質(zhì)常數(shù)為2.2，厚度為1mm，損耗角為0.0009的介質(zhì)，設(shè)計 一個工作在5g的4x4的天線陣列。 評分標準： 良：帶寬〈7% 優(yōu)：帶寬〉7%且效率大于60% 1微帶輻射貼片尺寸估算 設(shè)計微帶天線的第一步是選擇合適的介質(zhì)基板，假設(shè)介質(zhì)的介電常數(shù)為r， 對于工作頻率f的矩形微帶天線，可以用下式設(shè)計出高效率輻射貼片的寬度w， 即為： 1 21() 2 rc w f 式中，c是光速，輻射貼片的長度一般取為/2e；這里e是介質(zhì)內(nèi)的導(dǎo)波 波長，即為： e e c f 考慮到邊緣縮短效應(yīng)后，實際上的輻射單元長度l應(yīng)為： 2 2e cll f 式中，e是有效介電常數(shù)，l是等效輻射縫隙長度。它們可以分別用下式 計算，即為： 1 211(112) 22 rr e h w (0.3)(/0.264) 0.4

ETC用5_835GHz微帶陣列天線的設(shè)計

基片集成波導(dǎo)(siw)是一種新型的波導(dǎo)結(jié)構(gòu),具有低插損、高q值、易于加工和設(shè)計等優(yōu)點,在雷達、通信和導(dǎo)航等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用價值。本文應(yīng)用siw技術(shù)設(shè)計與仿真了一個ku波段基于butler矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的多波束波導(dǎo)縫隙陣列天線。仿真結(jié)果表明該天線通過俯仰維實現(xiàn)同時4波束,提供±45o覆蓋,具有良好的方向圖和駐波特性。它采用一體化設(shè)計方式,大大減輕陣列天線重量和減小尺寸,具有較高的工程實用性。