超宽带楔形微带准喇叭天线设计

针对当前无线通信中的热点之一超宽带天线进行研究,提出了一种简单的新型超宽带微带天线结构,并利用电磁仿真软件cst进行仿真验证.仿真结果表明,该天线可在3～25ghz的频段内达到驻波比,不仅覆盖了fcc所提出的频段,更大大扩展了可用频段范围.同时,该超宽带天线结构整体辐射性能较好,基本符合超宽带通信对天线的要求.

提出了一种微带双频uwb天线的设计,结合ads,hfss仿真工具;对天线结构进行理论优化并通过大量仿真对天线尺寸进行调整;优化出适合uwbfcc提出的3.1-10.6ghz频带范围的双频微带天线,此天线的优点不需要任何加载,结构简单;仿真结果表明天线性能良好,满足一定的带宽需求。

准八木(quasi-yagi)天线是一种基于传统八木天线的宽带平面微带天线,具有良好的增益特性。为了实现超宽带系统的远距离通信,该天线在准八木天线基础上增加了引向器,从而在对天线剖面影响较小的前提下提高了天线单元的增益。利用宽带馈电网络组阵,使天线阵列具有良好的阻抗匹配性能,显著提高了天线的辐射效率。仿真和测试结果均表明:准八木天线有效地实现了超宽带、小型化、高增益,并且在水平方向上天线的能量辐射范围比较大,而在垂直方向上能量辐射相对集中,从而在远距离地面通信中有效增加了辐射能量的利用率,可以实现定向远距离地面宽带通信。

文章设计了一种新颖的心形超宽带陷波天线。该天线采用微带线馈电,为了获得超宽带特性,将天线的辐射贴片设计成渐变的心形形状,同时在地板上切角来获得良好的阻抗匹配。为了去除超宽带频带内的来自无线局域网(wlan)频段的干扰,在辐射贴片上引入u形槽使其具有陷波功能。仿真结果表明该天线覆盖了3.4ghz~14ghz的频带范围,并实现了在5ghz~6ghz处形成阻带特性,结构简单,适用于超宽带系统的实际应用。

宇宙背景辐射的研究对我们了解宇宙大爆炸具有重要的意义,研究背景辐射,需要了解矩形喇叭天线的测量结果,首先介绍微波辐射计中用于标定天线温度的口面定标法和口面定标方程。利用口面定标方程对天线温度进行反演,计算天线总的噪声温度。接着介绍影响天线噪声温度的各种噪声源,主要考虑到内部噪声源和外部噪声源,并对影响天线温度的各种噪声源进行具体分析。最后结合分析得出的数据与矩形喇叭天线的原有的测量数据进行比较来研究背景辐射。

介绍了不同频段、不同尺寸的角锥喇叭天线成型方法,针对传统成型方法一些不足之处以及产品轻量化设计的要求,对喇叭的成型方法又提供了三种新的制造工艺,即电子束焊、真空钎焊及碳纤维复合材料成型法。

随着wlan与蓝牙技术的发展,2.4ghz频段越来越受到关注,因此,设计了一种新型的应用于2.4ghz频段的天线.该天线结构紧凑,可以方便地植入无线通信设备中,有较强的实用性.它通过在矩形微带天线的辐射贴片上加载窄缝隙和一些谐振单元,利用直接或间接耦合作用,来实现微带天线的小型化宽频带.其阻抗带宽达到了885mhz(2010~2899mhz,回波损耗小于-10db),辐射方向图表明该天线性能较好,增益达到了6.7dbi.

基于隐蔽监测的特殊需要,其监测系统要求天线宽频带、高增益、且小型轻便,为此选定设计u型槽矩形贴片微带天线。本天线矩形贴片尺寸为44.4×89.4mm2(即l×w),辐射贴片与地之间的空气层厚度为10mm(即h),可在2.2~3ghz范围内工作,频带宽度约达30.77%,其增益达6.8~9.5dbi,满足隐蔽监测系统的技术要求。该天线的矩形贴片尺寸l可构成高段频点的低q谐振电长度,而将贴片中印成u型槽后,其总尺寸未变,但与l组合后将延伸新的等效电长度,即构成低段频点的低q谐振电长度,从而使整体贴片(有u型槽后)具有宽带工作特性。这里低q谐振是由u型槽造成的,有利展宽频带。由于u型槽使贴片上表面传导电流路径被延伸,因而贴片的实际尺寸被缩小约30%。本设计天线的仿真结果与实测结果基本吻合,表明近似计算公式可信。

本文提出了一种宽带三角形偶极子微带天线。该天线由平面偶极子,垂直短路片组成,由l型馈线进行馈电。仿真结果表明:该偶极子天线相对带宽达到了70%(vswr≤2),实现了1.87-3.87ghz的工作频带,平均增益达到7dbi,具有稳定的增益和方向图,交叉极化小于-25db.

针对微带天线自身特点,设计一款u形槽的宽带微带天线,采取相应措施,使得驻波比、带宽、增益等参数在其所设计的辐射频段均达到比较理想效果。用hfss软件进行仿真计算及优化设计,并对实际天线进行了测试。测试结果与仿真结果具有很好的一致性。

保真度论文：超宽带高保真天线的研究与设计 【中文摘要】在超宽带通信系统设计中,需要综合考虑脉冲波形 的产生和发射/接收天线对脉冲波形传输质量的影响。在非超宽带天 线的设计中,一般采用驻波比、增益、方向图等参数来衡量天线性能 的好坏。这些参数都是频率的函数,它们在一定的带宽范围内变化不 大。但是,当天线的带宽是几倍的频程甚至十几倍频程,即对于超宽带 天线,上述电参数已不足以反映超宽带天线的性能。因此,超宽带天线 时域脉冲波形的保真度逐渐成为超宽带天线性能的研究热点。本文在 研究保真度与天线参数关系的基础上,设计了一款保真度较高的超宽 带天线。论文分为四个部分。首先介绍了发展超宽带天线的意义,然 后讨论了脉冲信号经过超宽带天线及自由空间时产生失真的过程及 原因,给出了本文的研究方法。其次,介绍了超宽带天线的性能参数, 并给出了超宽带天线系统框图及其传输信号的计算与

结合超宽带脉冲信号的特点,选择了高斯脉冲波型,分析天线对称结构存在目标位置冗余信息,提出非轴对称的交叉螺旋布阵优化设计,降低了时域波束形成中点扩展函数的旁瓣水平,进而抑制穿墙成像中的虚假像。

在ramadana.alhalabi设计的准八木天线基础上进行了改进设计,采取增加展宽天线带宽的两个寄生贴片和振子耦合枝节和提高天线增益的天线背面引向振子组,减小天线体积的馈线结构等改进措施,从而达到展宽天线相对带宽的目的。使用ansofthfss软件对改进天线进行仿真实验年和对实物天线进行测试,结果表明:这种改进型天线结构设计合理,其相对带宽都大于20%(vswr≤2),在2.4ghz处的增益都大于10db,天线具有良好的性能,从而拓宽了该准八木天线的应用范围,而且紧凑的结构和较小的尺寸便于天线组阵。

改进了一种印刷圆盘单极超宽带天线.利用仿真软件cst对其进行了仿真计算,最后给出了天线的反射损耗曲线和辐射方向图.该天线采用微带线进行馈电.天线基板采用较低的介电常数(ε=2.2),天线的-10db反射损耗的频率覆盖范围为2.77～14.82ghz.这种天线很适合应用于目前的短程超宽带通信系统.

利用单极子结构和共面波导特性设计了一种小型化超宽带箭形单极子天线。该天线带宽达到3.9~10.9ghz。使用三维电磁仿真软件hfss12对天线进行仿真并进行优化,得到回波损耗、电压驻波比,增益等参数,其中回波损耗在3.9~10.9ghz小于–10db,电压驻波比小于2。仿真结果表明该天线符合设计要求,在整个带宽频率范围内具有较稳定的增益和辐射方向性,其可广泛应用于商业超宽带无线通信领域中。

为了满足新型无线通信系统的需要,设计了一种宽带方向图可重构准八木天线.可重构准八木天线以基本准八木天线的结构为基础,在基本准八木天线结构的设计中,激励振子的两臂分别印制在介质板两侧,从而简化了馈电结构,减小了天线尺寸.该天线具有宽频带及工作频带上增益变化相对较小等优点.控制开关的通断状态,天线在xoy面的方向图可以分别指向4个方向.用电磁仿真软件对所提出的天线结构进行了分析与优化,并对所设计的天线进行了实际制作和测试,测试与仿真结果吻合较好,验证了该天线的可行性.

传统形式上的微带贴片天线虽具有体积小、重量轻的特点,但窄带特性却制约了其工程应用的范围。在对曲边蝶形天线结构和特性理论分析的基础上,使用ansoft公司的hfss三维电磁场软件对其进行建模仿真,最终优化得出了在0.8～3.0ghz宽频带范围内都具有良好的辐射特性,且在工作带宽内vswr<1.5的曲边蝶形微带天线,在小型化的基础上实现了微带天线的宽频带特性。

提出一种新型宽带天线结构,在天线贴片两边缘开两c型槽,以激励出新的谐振点,并在介质与地板间加入空气层,降低q值,从而在较小体积的条件下实现展宽带宽的目的。通过仿真与测试结果表明,该天线在3.92~4.47ghz频带内反射系数均小于-10db,方向增益达到8.22db,具有良好的辐射特性。

设计了一种具有矩形环路的超宽带天线。该天线包含两个共振辐射部分,一条回路和槽循环,通过该设计实现了超宽带功能。利用高频电磁仿真软件hfss进行了仿真,该天线工作频率在2.8~4.85ghz,输入回波损耗<-10db,并给出了方向图、回波损耗等天线的普遍性指标,仿真结果证明了该天线设计方法有效可行。

设计了一种新型的用于柱面共形的微带准八木天线.天线共形在一段圆柱体表面,通过共面波导馈电,避免平衡不平衡转换,简化了天线结构.采用蝶形偶极子作为辐射源,增加天线带宽.采用分段结构引向器,提高天线增益,调节输入阻抗,达到匹配.实测结果表明:天线在790～1080mhz频带内,回波损耗s11≤-10db,相对阻抗带宽为30%,最大辐射增益为3.8db.

在分形的理论基础上,结合扇形循环嵌套元素,文章设计出了一种具有多频带的小型微带天线.以等腰梯形作为共面波导的金属地板中间馈电极大地提高了该天线的辐射性能,其包含了3个通频带,覆盖wlan/wimax的工作频段,即2.44ghz/3.5ghz/5.2—5.8ghz.在该工作频段,利用hfss软件测量方向图、反射损耗和阻抗等性能,各频率点的方向图均实现了h面全向,并且反射损耗较低.此外,该天线的小型化特点及其分形嵌套设计思想可以广泛应用于其他领域.

文中运用有限元分析方法,通过msc.patran/nastran软件,建立了喇叭天线机架的有限元模型,分析机架结构的振动模态,计算固有频率并对结果进行综合评价。模态分析验证了机架设计的刚度和强度,为优化设计提供了参考和依据。