可重构天线研究综述_田雨波

天线极化综述

天线极化综述 班级：09电子(1)班 姓名：周绕 学号：0905072024 完成时间：2011年11月15日

目录 一、天线的极化概念描述 0 二、天线的极化分类 0 1、线极化 0 （1）、线极化描述 0 （2）、线极化的数学分析 0 2、天线的馈源系统 (1) 3、极化波 (2) （1）、极化波的简介与分类 (2) （2）、极化波的应用 (2) 4、圆极化 (2) （1）、圆极化的描述 (2) 5、椭圆极化 (4) 三、总结 (5)

一、天线的极化概念描述 天线的极化特性是以天线辐射的电磁波在最大辐射方向上电场强度矢量的空间取向来定义的，是描述天线辐射电磁波矢量空间指向的参数。由于电场与磁场有恒定的关系，故一般都以电场矢量的空间指向作为天线辐射电磁波的极化方向。 二、天线的极化分类 天线的极化分为线极化、圆极化和椭圆极化。线极化又分为水平极化和垂直极化；圆极化又分为左旋圆极化和右旋圆极化。 1、线极化 （1）、线极化描述 电场矢量在空间的取向固定不变的电磁波叫线极化。有时以地面为参数，电场矢量方向与地面平行的叫水平极化，与地面垂直的叫垂直极化。电场矢量与传播方向构成的平面叫极化平面。垂直极化波的极化平面与地面垂直；水平极化波的极化平面则垂直于入射线、反射线和入射点地面的法线构成的入射平面。 （2）、线极化的数学分析

(a)垂直极化 (b) 水平极化 在三维空间，沿Z轴方向传播的电磁波，其瞬时电场可写为： = + 。 若=ExmCOS(wt+θx),=EymCOS(wt+θy) ，且与的相位差为nπ(n=1,2,3,…) ，则合成矢量的模为: 这是一个随时间变化而变化的量，合成矢量的相位θ为： 合成矢量的相位为常数。可见合成矢量的端点的轨迹为一条直线。 与传播方向构成的平面称为极化面，当极化面与地面平行时，为水平极化，如图（a）；当极化面与地面垂直时，为垂直极化波，如图（b）。 2、天线的馈源系统 馈源是天线的心脏，它用作高增益聚集天线的初级辐射器，为抛物面天线提供有效的照射。 （1)有合适的方向图。馈源初级方向图不能太窄，否则抛物面不能被全部照射；但也不能太宽，以免功率泄漏过多。另外，初级方向图应接近于旋转对称，最好没有旁瓣和尾瓣。 （2）有理想的波前。圆抛物面天线要求馈源的波前为球面，以确保该相位中心与焦点重合时抛物面口径场的相位均匀分布。否则，会引起天线方向图畸变、增益下降、旁瓣升高。 （3）无交叉极化。即无干扰主极化的交叉分量，要求馈源辐射场的交叉化分量尽可能小。 （4）阻抗变化平稳。要求在工作频段内，馈源的输入阻抗不应变化过大，以保证和馈线匹配。 （5）尺寸尽量小。完整的馈源系统主要由馈源喇叭、90°移相器和圆矩变换器几部分组成。馈源按使用的方式可分为前馈馈源和后馈馈源。按卫星频段可分为C频段馈源和Ku频段馈源；目前已开发出C和Ku频段的共用馈源。前馈馈源一般应用于普通的抛物面天线，后馈馈源一般应用于卡塞格伦天线。 抛物面天线常用馈源形式有角锥喇叭、圆锥喇叭、开口波导和波纹喇叭等。前馈馈源中使用最多的是波纹槽馈源；再有一种叫带扼流槽的同轴波导馈源。后馈馈源喇叭常用的是介质加载型喇叭，它是在普通圆锥喇叭里面加上一段聚四氟乙烯衬套构成的。偏馈天线要选用偏馈馈源，偏馈馈源盘的波纹呈漏斗状，而正馈馈源的波纹盘为水平状。

方向图可重构天线及其相控阵研究详细教程

方向图可重构天线及其相控阵研究详细教程 1 引言可重构天线的概念最早是在1983年的专利FrequencyAgile，PolarizaTIon Diverse Microstrip Antennas and Frequency Scanned Arrays中提出的。按照其重构功能，主要可分为频率可重构天线和方向图可重构天线。频率可重构天线可以改变工作频率，而使方向图基本保持不变；方向图可重构天线则可以重构辐射方向图，而保持频率稳定，从而一个天线具有了多个天线的功能。将方向图可重构天线运用于天线阵列时，可以通过改变单元的波束方向，使不同单元的波束方向都集中于某个方向而提供更高的阵列增益；也可以将其运用于无线通信系统，通过改变波束方向，使信号对准需要通信的用户，或避开干扰源等，从而提高信号质量。因此可重构天线仍然是目前天线领域的研究热点。众所周知，八木天线有着很好的方向性，在测向和远距离通信方面有着良好的应用。微带贴片天线体积小，重量轻，剖面低，可以与载体共形，且制造简单成本低。将微带贴片与八木天线相结合，就可以构成微带矩形贴片八木天线和微带振子天线。在微带振子上安装开关，改变寄生振子的长度，构成了一种方向图可重构的微带八木天线。通过在微带贴片上进行槽加载，并引入开关，就构成了矩形贴片的可重构八木天线。三角形微带贴片天线与矩形微带贴片天线具有类似的场结构和谐振频率，但贴片的面积却相对较小，在实际应用中可以满足天线贴片小型化等某些特殊的性能要求。本文用三角形贴片作为八木天线单元，构成了一种方向图可重构天线。通过在寄生贴片上蚀刻简单的矩形槽，并安装开关，实现了天线辐射方向图朝三个不同方向偏转。与文献中提出的矩形贴片结构的八木天线相比，槽的结构更简单，且开关数量更少。 2 天线的设计天线的结构如图1所示，三角形贴片的可重构八木天线的阵元由三个三角形贴片顺向放置在同一条直线上构成。中间稍大一些的三角形贴片作为激励元，通过同轴探针馈电，两个相同但尺寸较小的三角形贴片分别放置在两侧，作为寄生元。在两个寄生元贴片上的相同位置都蚀刻了一个矩形缝隙，并在矩形缝隙的中间安装了一个开关。可以通过改变开关的状态来改变寄生贴片上表面电流的分布，最终实现天线辐射方向图的重构。天线的介质基片的尺寸为3417mm，介质板的厚度取0.76mm，相对介电常数为2.94。三

机载天线综述

直升机平台机载天线研究综述 李雪健 摘要:直升机作为一种快速灵活的机动装备，近几年在城市反恐处突及应急灾害救援等场合作用明显。机载天线作为通信系统的重要一环，它的性能好坏对直升机通信效果影响极大。本文介绍了机载天线的分类及特点，综述国内外当前对机载天线的主要研究方向和研究进展。介绍了以FEKO和HFSS软件为基础的直升机平台天线研究方法。 关键词：直升机平台；机载天线；研究现状 0、引言 自1907年法国人保罗·科尔尼发明直升机以来，直升机就作为人造飞行器中重要一支在人类历史上扮演着重要角色。机动灵活和起落条件要求低等特点使直升机在现代社会得到广泛应用。 机载天线是飞机系统与其它系统进行电磁能量交换的转换设备，是飞机感知系统的一部分[1]。从广义角度而言，以载机为工作平台的天线均可称为机载天线。机载天线在现代飞行器上应用十分广泛，如飞机上的通信、导航、敌我识别、电子战、雷达等。机载天线的好坏决定着整个系统通信的质量，研究机载天线有着重要的意义[2]。 关于机载天线的研究的文献众多，从事相关研究的专家学者和科研院所也非常之多。但大部分研究都是基于固定翼飞机作为平台研究的，专门以直升机作为平台研究机载天线的文章较少。但固定翼飞机与直升机所处的通信环境及对天线的要求相似，可以进行类比研究。本文以机载天线的主要研究方向及发展情况为主结合直升机平台特点进行综述。 一、机载天线研究背景 1.1机载天线的国内外研究现状 近一个世纪以来,无线电通信技术发展迅速,天线作为无线电波的入口与出口,是一切无线系统中必不可少的组成部分。天线性能的好坏直接影响整个无线系统的性能。飞机作为一种高新科技集成的载体，飞机上通信设备的数量和种类都达到了前所未有的程度，并且现代社会对各种载人、载物飞行器的功能的要求越来越高。并且随着新一代飞机的飞行速度高度等的提高以及现代社会电磁环境的日益复杂，实现飞机通信的顺畅难度变大。这就对机载天线的性能提出来更高的要求。 飞机上有很多天线，如：各式各样的导航通信系统、着陆系统、测高雷达等系统的天线。机载天线按照工作频段分类，可以分为机载中波天线、机载短波天线、机载超短波(VHF/UHF)通信天线、飞机导航天线，还有机载共形微带天线及飞机通信用的自适应阵天线等。如图1.1所示，是一个典型军用飞机上具有多达70多副天线[3]。

螺旋天线综述

螺旋天线综述 1 引言 螺旋天线(helical antenna)是用导电性良好的的金属做成的具有螺旋形状的天线。螺旋天线具有圆极化，波束宽度宽的优点，因此被广泛在卫星通讯，个人移动通信中。 同轴线馈电是螺旋天线的常用馈电方式，可以采用底馈或者顶馈，此时同轴线的内导线和螺旋线的一端相连接，外导线则和接地板（金属圆盘或矩形板状等）相接，螺旋线的另一端是处于自由状态。 螺旋天线既可用做反射镜或透镜的辐射器，也可用做单独的天线（由一个或几个螺旋线组成）。 2 螺旋天线的发展 螺旋天线的辐射能力是美国科学家 JohnD.Kraus于1947年在实验中发现的，自此之后，螺旋天线以其在宽频带上具有近乎一致的电阻性输入阻抗和在同样的频带上按“超增益”端射阵的波瓣图工作特点很快在各领域得到了广泛的应用。许多学者对螺旋天线的辐射特性进行了研究，给出了螺旋天线辐射设计多经验公式。 20世纪70年代，苏联科学家尤尔采夫和鲁诺夫对各种形式的螺旋天线进行了比较系统的理论分析和设计研究。此后各国学者进行了这方面的研究，延伸出了很多变种，尤其是四臂螺旋天线因其高增益，方向性好，圆极化的特点，得到了深入的发展和实际应用，如图1所示。 2008年弗吉尼亚大学的Warren Stutzman教授制成了一种六臂螺旋天线，如图2所示。天线实现了几乎最优化的UWB性能，通过采用围绕一个金属中心核而卷绕的臂来维持与臂之间相对不变的距离，几乎完整的利用了天线罩内的整个三维空间。该天线具有10:1的瞬间带宽，它可以被用于频域、多带宽、多信道应用以及时域或脉冲应用。在低成本的应用中，该设计可以被蚀刻在天线罩的内部，或由曲线或曲管构建。

可重构天线研究

可重构天线设计 近年来，无线通信技术得到飞速发展，系统对天线性能的要求越来越高。大容量、多功能、超宽带是目前无线通信系统发展的重要方向，为了提高系统容量，下一代无线通信将更多的考虑采用MIMO技术。MIMO技术指的是利用多个发射天线和多个接收天线进行无线传输的技术，在分集技术出现后多径效应在MIMO 系统中作为一个有利因素被加以利用，从而改善了每一个用户的服务质量及提高了频谱利用率。但是，随着使用天线数目的增加，通信系统的整体成本和重量也随之增加，而且会带来电磁兼容方面的问题，使得MIMO技术实现的复杂度和成本大幅度增高，不能充分发挥其技术优势。技术相对成熟的相控阵天线又存在馈电网络复杂、需增加移相器以及由此造成的高成本和高技术难度等缺点。可重构天线在这种背景下应运而生。 可重构天线就是采用同一个天线或天线阵，通过引入开关器件控制天线的辐射结构来实现工作模式的转换，使其具有多个天线的功能。这种天线能够根据应用需求改变其关键特性参数，如工作频率、辐射方向图、极化方式、雷达散射截面和输入阻抗等，具有不用人工干预，便于控制等特点。可重构天线为天线技术的发展带来了一次革命，为提高无线通信系统容量、扩展系统功能、增加系统工作带宽、实现软件无线电等方面提供重要的技术保障，将对无线通信技术带来深远的影响。 可重构天线按照功能可分为频率可重构天线、方向图可重构天线、频率和方向图同时可重构天线、极化可重构天线等。方向图是天线的一个重要特性，在军民用雷达、智能武器制导、无线通信等系统中要求天线具有方向图可控性，因此，方向图可重构天线是可重构天线研究的重要方向。 1可重构天线基本原理 天线设计是一个很复杂的电磁问题, 虽然天线的种类形形色色, 但其本质归根到底就是设计一个具有特定电流分布的辐射体。天线所要求的各个参数都是由其辐射体或包围辐射体的封闭面上的电流分布决定的。可重构天线作为一种新型的天线, 之所以可以重构天线的参数、具有可切换的不同的工作模式, 其本质也就是通过改变天线的结构进而改变天线的电流分布来实现的。因此, 可重构天线的设计需要高效的电磁分析手段, 而不是等同于多个传统天线的简单叠加。目前在可重构天线设计的电磁分析中广泛使用的方法有: 时域有限差分法( FDTD) 、

手机双频天线设计论文综述

通信工程专业实训 题目：手机内置天线的设计 专业：通信2班 学号：1167119226 姓名：李盼 指导老师：杜永兴 分数：_________________

目录 摘要： 关键字： 第一章：背景介绍 第二章：实训过程记录第三章：实训结论 第四章：实训总结 第五章：参考文献

摘要：现在的电子通讯技术飞速发展，随着技术可经济的推进，人们对手机的要求越来越高，然而手机的基本功能就是打电话，而对手机的内置天线要求就更高难度更大，小型化，并且能工作在不同的频段下，文中主要研究双频手机PIFA天线。采用了开槽的的设计方法实现了天线的双频，工作性能良好，易于实现，现在大多数手机都使用这种天线。 关键字：PIFA天线，双频，GSM,DCS,HFSS 第一章：背景介绍 1.1 移动通信对手机天线的要求 天线最主要的功能在于转换两种不同传播介质中的电磁波能量。在能量转换的过程中，会出现收发信机与天线及天线与传播介质之间的不连续接口。在无线通讯系统中，天线必须依照这两个接口的特性来做适当的设计，以使得收发信机、天线以及传播介质之间形成一个连续的能量传输路径。 移动通信手机对天线的要求： 外在要求： 天线尺寸小，重量轻，剖面低，携带方便，机械强度好 电性能要求： 水平面要求有全向辐射方向图，频带宽，效率高，增益高，受周围环境影响小，对人体辐射伤害小 1.2 手机天线的指标意义 天线输入阻抗： 天线的输入阻抗是以收发机与天线间的接口往天线端看入所得到的阻抗值。这一数值对天线的辐射效率，天线的带内增益波动，天线前端的功率容量有很大的影响。手机天线是一种驻波天线，，天线的阻抗不匹配，将导致大量的信号反射，使天线的辐射效率降低，同时由于反射的影响使得天线在宽频带内的增益有抖动，如果天线的驻波为6，手机前端的击穿电压将降为原来的1/6，而功率容量就会下降。 手机天线驻波对天线效率的影响不可不慎。 天线的驻波要求，我们目前统一要求为小于3。

FPC类天线设计要求(天珑资料)

F P C类天线设计要求 综述:FPC类天线最主要的问题是:1.起翘问题2.成本问题3.生产操作问题4.断裂问题 §1FPC类天线主要的结构组装方式 一.FPC+支架 FPC直接粘贴在支架表面,金手指一般设计到支架底面,在PCB板上SMT小弹片,小弹片的弹脚连接到天线金手指,天线(支架加FPC)固定在PCB上,或者PCB固定在下图右图的支架中间。 二.FPC+机壳 FPC直接粘贴在机壳表面,金手指部分穿过机壳预留的间隙,延伸到机壳另一面,PCB板上SMT小弹片,小弹片的弹脚连接到天线金手指。 此类天线特殊要求: a所有的转角都至少金手指所粘贴部位不能有顶针. c不能打脱模剂,做好不使用自带脱模剂的材料. 2.如果机壳表面有喷油工艺,则FPC的粘胶面尽量远离喷油面的边缘,喷油区常有飞油导致FPC粘帖不良. §2FPC类天线塑胶部件设计技术要求 一．贴FPC的塑胶件表面要设计得尽量平缓,避免R值1mm--4mm之间的小圆弧面，大于5mm的圆弧尽量改为斜平面组合模拟大圆弧，其中每个斜平面的宽度尽量大于等于4mm。 二．在塑胶件表面的合适位置设计加一些定位柱或热熔柱,以帮忙FPC粘贴时的定位和预防FPC的起翘，每个平面上的定位柱不得超过2个。柱子为直径高。如设计为热熔柱，则柱子为直径，高。 三．塑胶件开模时要求在贴FPC的表面顶针印痕和和其他印痕,断差应控制在以内，以免表面起台阶和披峰导致ＦＰＣ起翘起皱，同时表面抛光处理或DVI-27或花纹,以便FPC跟塑胶件粘贴更牢固． 四．金手指部位所贴的面为一个平面,并且不准在此平面设置顶针,尽量为光面或细火花纹,必须 实心,不准为中空的结构. 五．FPC所要贴到的面都要求有圆角,一般以上(不超过,特殊部位以上(不超过,不能为尖角. 如下图紫色位置是准备贴FPC的部位，红色位置是要求到圆角的位置。 六．机壳上的缝隙设计要求其长度和宽度要能穿过相应FPC金手指的长度和宽度（根据金手指尺寸而定,两者相差单边以上）. 七．塑胶件在注塑生产时，要求不能打脱模剂，同时在图纸中注明． 八．塑胶件(支架和机壳)生产可选用ABS和普通PC或是PC+ABS等原材料，但避免选用PC141R和PC241R等型号原材料,因为此类带”R”型号的原材料本身带脱模剂． §3FPC的设计技术要求和选材参考 一．普通FPC的结构 普通的单面板FPC由以下5层材料构成: 背胶+基材+AD+铺铜+油墨 背胶厚度一般为, 基材厚度(普通Pi和PET基材为,Pi半对半基材为 AD厚度一般为. 铜箔的厚度一般为. 油墨的厚度一般为和. 所以普通的单面板FPC的总厚度在左右. 二、FPC基材的选材 基材: 这种基材耐高温,可焊接,能制作双面板或是多面板的FPC,可用于须制作双面板或多面板的FPC天线项目中,也可以用于FPC金手指需要焊接的项目中. 根据Pi基材的厚度可分为Pi半对半基材(T=和Pi一对半基材(T=25um)等, Pi半对半基材是目前较薄且较柔软的一种基材,这种基材贴服性好,可用于弯折面多,圆弧面陡峭的天线项目中.背胶基层胶层AD铜箔油墨镀镍层镀金层基材.

天线近场测量的综述

天线近场测量的综述

内部☆ 天线近场测量的综述 An OutIine of Near Field Antenna Measurement 一引言 天线工程一问世．天线测量就是人们一直关注的重要课题之一，方法的精确与否直接关系到与之配套系统的实用与否。随着通讯设备不断更新，对天线的要求愈来愈高，常规远场测量天线的方法由于实施中存在着许多困难，有时甚至无能为力，于是人们就渴望通过测量天线的源场而计算出其辐射场的方法。然而由于探头不够理想和计算公式的过多近似，致使这种方法未能赋于实用。为了减小探头与被测天线间的相互影响，Barrett等人在50年代采用了离开天线口面几个波长来测量其波前的幅相特性，实验结果令人大为振奋，由此掀开了近场测量研究的序幕，这一技术的出现，解决了天线工程急待解决而未能解决的许多问题，从而使天线测量手段以新的面目出现在世人的面前。 四十多年过去了，近场测量技术已由理论研究进入了应用研究阶段，并由频域延拓到了时域，它不仅能够测量天线的辐射特性，而且能够诊断天线口径分布，为设计提供可靠、准确设计依据；与此同时，人们利用它进行了目标散射特性的研究，即隐身技术和反隐身技术的研究，从而使该技术的研究有了新的研究手段，进而使此项研究进入了用近场测量的方法对目标成像技术的探索阶段。 二、近场测量技术发展的过程 近场测量的技术研究从五十年代发展至今，其研究方向大致经历四个阶段，如表1所示。 表1 近场测量技术所经历的时间

各个时期的研究内容可概述为以下几个方面 1．理论研究 在Barrett等人的实验之后，Richnlond等人用空气和介质填充的开口波导分别测量了微波天线的近场，并把由近场测量所计算得到的方向图与直接远场法测得的结果相比较，其方向图在主瓣和第一副瓣吻合较好，远副瓣和远场法相差较大。于是人们就分析其原因，最终归结为探头是非理想起点源所致，因此，出现了各种方法的探头修正理论。直到1963年Karns等人提出了平面波分析理论才从理论上严格地解决了非点源探头修正的问题。与此同时，Paris和Leach等人用罗仑兹互易定理也推出了含有探头修正的平面波与柱面波展开表达式[1，2]。Joy 等人也给出了含有探头修正下的球面波展开式及其应用[3 ]。至此，频域近场测量模式展开理论已完全成熟，因此研究者的目光投向了应用领域。在随后的十年里，美国标准局(NBS)等研究机构进行大量的实验证明此方法的准确性[4]，其中取样间隔、探头型式的选择以及误差分析是研究者们关心的热门问题。 2．取样间隔及取样间距 由于模式展开理论是建立在付里叶变换的基础上，根据付里叶变换中抽样定理[5]，对带宽有限的函数。用求和代替积分，用增量代替积分元不引人计算误差，而平面、柱面、球面的模式展开式对辐射场而言都是带宽有限的函数，忽略探头与被测天线间的电抗耦合(取样间距选取的准则)，取样间隔与取样间距按表2所示的准则进行选取(参看图1坐标系)。 表2 取样间隔与取样问距的准则 表中：λ—工作波长；d—探头距被测天线口径面的距离；a—完全包围教测天

智能天线综述

文章编号:1006-7043(2000)06-0051-06 智能天线综述 肖炜丹,楼　吉吉,张　曙 (哈尔滨工程大学电子工程系,黑龙江哈尔滨150001) 摘 要:智能天线技术作为ITM -2000(International Mobile Telephone -2000,2000年全球移动电话)的核心技术之一,受到国内外移动通信业的高度重视.本文对智能天线的基本概念、基本原理和国内外研究现状等进行了综合论述,并讨论了其相关技术及应用和发展前景,最后对智能天线技术研究中的难点和应注意的问题发表了看法.① 关　键　词:智能天线;软件无线电;移动通信;ITM -2000;第二代移动通信系统;第三代移动通信系统中图分类号:TN911.25　文献标识码:A Summ arization of Sm art Antennas XIAO Wei-dan ,LOU Zhe ,ZAN G Shu (Dept.of Electronic Eng.,Harbin Engineering University ,Harbin 150001,China ) Abstract :Great attention is paid to the application of smart antennas by mobile communication trade both here and abroad as one of the key techniques for ITM -2000(International Mobile Telephone -2000).The paper presented basic concepts and principles of the smart antennas ,including its research situation at home and abroad ,and then discussed correlated technologies and potential applications.Finally ,the authors ’opinions were presented about the difficulties and the problems that should be considered in the research of smart antennas. K ey w ords :smart antenna ;software radio ;mobile communication ;ITM -2000;2G;3G 近年来全球通信事业飞速发展,通信业务的需求量越来越大,特别是第三代移动通信等新概念的出现,对通信技术提出了更高的要求.第三代移动通信系统的理想目标是有极大的通信容量,有极好的通信质量,有极高的频带利用率.在复杂的移动通信环境和频带资源受限的条件下达到这一目标,主要受3个因素的限制:1)多径衰落;2)时延扩展;3)多址干扰.为克服这些限制,仅仅采用目前的数字通信技术是远远不够的.近几年开始研究的移动通信的智能技术,即智能移动通信技术,包括智能天线、智能传输、智能接收和智能 化通信协议等,为克服和减轻这些限制,达到或接近第三代移动通信系统的理想目的,提供了最有力的技术支持,已成为第三代移动通信系统最重要的技术保证.而其中的智能天线技术以其独特的抗多址干扰和扩容能力,不仅是目前解决个人通信多址干扰、容量限制等问题的最有效的手段,也被公认为是未来移动通信的一种发展趋势,成为第三代移动通信系统的核心技术.为便于广大通信爱好者能够对智能天线技术有所了解,本文将从智能天线的概念、原理、相关技术及其应用做一简要介绍. ①收稿日期:2000-06-01;修订日期:2000-11-15 作者简介:肖炜丹(1975-),男,黑龙江哈尔滨人,哈尔滨工程大学电子工程系硕士研究生,主要研究方向:通信与信息系统. 第21卷第6期 哈　尔　滨　工　程　大　学　学　报 Vol.21,№.62000年12月 Journal of Harbin Engineering University Dec.,2000

基于电磁超材料的可重构天线研究

基于电磁超材料的可重构天线研究 可重构天线是当今天线研究设计的前沿课题,与此同时,它也是未来无线通信和卫星通信等方面的绝佳候选。可重构天线的物理结构保持不变,通过使用电气、机械或者其他方法去改变其基本工作机理,这样天线的频率和辐射特性能够根据外部需求进行变化。可重构性使得单天线等价于具有固定功能的多天线系统。另一方面,包括左手材料(Left-handed Materials,LHMs)、频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)、电磁超表面(Metasurface,MS)以及电磁带隙结构(Electromagnetic Band Gap Structure,EBG)在内的电磁超材料被广泛应用于天线设计中。这些新型天线相对传统天线而言具有更好的性能。本文从电磁超材料和天线相结合的角度出发,根据实际应用需求设计了基于电磁超表面覆层的圆极化天线和极化可重构天线,基于矩形蘑菇型覆层的双频线极化天线和方向图可重构天线,基于电磁超材料的天线阵列以及基于高阻抗表面(High Impedance Surface,HIS)的频率可重构天线。本论文的主要工作具体如下:1.设计了一种基于电磁超表面覆层的宽带圆极化天线以用于C波段卫星通信,该天线由两部分组成:一部分是平面缝隙耦合天线;另一部分是由长方形贴片单元组成的周期阵列,这一部分可以看作是极化相关的电磁超表面覆层。该电磁超表面覆层用于调整天线的轴比以实现宽频带圆极化。而且所提出的天线具有紧凑结构(地板尺寸34.5×28 mm2)和0.07λ0(λ0为5.25 GHz所对应的自由空间波长)的低剖面。实验结果表明,该天线的-10 dB阻抗带宽从4.2 GHz到5.9 GHz,相对带宽

电磁波之天线综述报告徐进

Hefei University 论文题目：电磁场与电磁波课程综述之天线学科专业：__ 11级通信 作者姓名：________徐进 ________ 号： 1105021042 授课教师：_________李翠花

二、天线的分类 ①按工作性质可分为发射天线和接收天 线。 ②按用途可分为通信天线、广播天线、电 视天线、雷达天线等。 ③按工作波长可分为超长波天线、长波天 线、中波天线、短波天线、超短波天线、 微波天线等。图2 ④按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。描述天线的特性参量有方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和频 天线按维数来分可以分成两种类型： 一维天线和二维天线：一维天线由许多电线组成，这些电线或者像手机上用到的直线，或者是一些灵巧的形状，就像出现电缆之前在电视机上使用的老兔子耳朵。单极和双级天线是两种最基本的一维天线。 二维天线变化多样，有片状（一块正方形金属）、阵列状（组织好的二维模式的一束片），还有喇叭状，碟状。 天线根据使用场合的不同可以分为： 手持台天线、车载天线、基地天线三大类。 手持台天线就是个人使用手持对讲机的天线，常见的有橡胶天线和拉杆天线两大类。 车载天线是指原设计安装在车辆上通讯天线，最常见应用最普遍的是吸盘天线。车载天线结构上也有缩短型、四分之一波长、中部加感型、八分之五波长、双二分之一波长等形式的天线。 基地台天线在整个通讯系统中具有非常关键的作用，尤其是作为通讯枢纽的通信台站。常用的基地台天线有玻璃钢高增益天线、四环阵天线（八环阵天线）、定向天线。

三、天线参数 影响天线性能的临界参数有很多，通常在天线设计过程中可以进行调整，如谐振频率、阻抗、增益、孔径或辐射方向图、极化、效率和带宽等。另外，发射天线还有最大额定功率，而接收天线则有噪声抑制参数。 3.1谐振频率 “谐振频率”和“电谐振”与天线的电长度相关。电长度通常是电线物理长度除以自由空间中波传输速度与电线中速度之比。天线的电长度通常由波长来表示。天线一般在某一频率调谐，并在此谐振频率为中心的一段频带上有效。但其它天线参数（尤其是辐射方向图和阻抗）随频率而变，所以天线的谐振频率可能仅与这些更重要参数的中心频率相近。 天线可以在与目标波长成分数关系的长度所对应的频率下谐振。一些天线设计有多个谐振频率，另一些则在很宽的频带上相对有效。最常见的宽带天线是对数周期天线，但它的增益相对于窄带天线则要小很多。 3.2增益 “增益”指天线最强辐射方向的天线辐射方向图强度与参考天线的强度之比取对数。如果参考天线是全向天线，增益的单位为dBi。比如，偶极子天线的增益为2.14dBi 。偶极子天线也常用作参考天线（这是由于完美全向参考天线无法制造），这种情况下天线的增益以dBd为单位。 天线增益是无源现象，天线并不增加激励，而是仅仅重新分配而使在某方向上比全向天线辐射更多的能量。如果天线在一些方向上增益为正，由于天线的能量守恒，它在其他方向上的增益则为负。因此，天线所能达到的增益要在天线的覆盖范围和它的增益之间达到平衡。比如，航天器上碟形天线的增益很大，但覆盖范围却很窄，所以它必须精确地指向地球；而广播发射天线由于需要向各个方向辐射，它的增益就很小。 碟形天线的增益与孔径（反射区）、天线反射面表面精度，以及发射/接收的频率成正比。通常来讲，孔径越大增益越大，频率越高增益也越大，但在较高频率下表面精度的误差会导致增益的极大降低。 “孔径”和“辐射方向图”与增益紧密相关。孔径是指在最高增益方向上的“波束”截面形

天线近场测量技术综述

天线近场测量技术综述 天线测量技术天线工程一问世，天线侧量就是人们一直关注的重要课题之 一，方法的精确与否直接关系到与之配套系统的实用与否.随着通讯设备不断更 新，对天线的要求愈来愈高，常规远场测量天线的方法由于实施中存在着许多 困难，有时甚至无能为力，于是人们就渴望通过测量天线的源场而计算出其辐 射场的方法.然而由于探头不够理想和计算公式的过多近似，致使这种方法未能 赋于实用.为了减小探头与被测天线间的相互影响，Barrett等人在50年代采用 于离开天线口面几个波长来测量其波前的幅相特性，实验结果令人大为振奋， 由此掀开了近场侧量研究的序幕，这一技术的出现，解决了天线工程急待解决 而未能解决的许多问题，从而使天线测量手段以新的面目出现在世人的面前.四 十多年过去了，近场测量技术已由理论研究进人了应用研究阶段，并由频域延 拓到了时域，它不仅能够测量天线的辐射特性，而且能够诊断天线口径分布， 为设计提供可靠、准确设计依据;与此同时，人们利用它进行了目标散射特性的 研究，即隐身技术和反隐身技术的研究，从而使该技术的研究有了新的研究手 段，进而使此项研究进人了用近场测量的方法对目标成像技术的探索阶段. 近场测量技术在离开被测体3一5人(入为工作波长)距离上，用一个电特性 已知的探头在被测体近区某一平面或曲面上扫描抽样(按照取样定理进行抽样) 电磁场的幅度和相位数据，再经过严格的数学变换(快速傅立叶变换，FastFourierTransform，简写为FFT)计算出被测体远区场的电特性，这一技术称 之为近场测量技术。若被测体是辐射体(通常是天线)，则称之为辐射近场测量(RadiationNearFieldMeasurement):当被测体是散射体时，则称之为散射近场测量(NearFieldSeatteringMeasurement)。对辐射近场测量而言，根据取样表面的不同，

微波技术与天线八木天线设计综述

课设报告 课程名称：微波技术与天线 课设题目：八木天线的仿真设计课设地点： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：

目录 1、设计摘要 2、设计原理 3、八木天线参数选择及设计要求 4、八木天线的HFSS10仿真 （1）建立模型 （2）确认设计 (3) S参数（反射参数） （4）2D辐射远区场方向图 （5）3D Polar 5、仿真结果分析 6、实验中的问题 7、心得体会

一、设计摘要 八木天线又称引向天线，它由一个有源振子及若干无源振子组成的线形端射天线。其结构示意图如下，在无源振子中较长的一个为反射器，其余的均为引向器，它被广泛应用于米波、分米波波段的通信、雷达、电视、及其它无线电系统中。 六元八木天线示意图 八木天线中，有源振子可以是半波振子，也可以是折合振子一般常用折合振子，以提高八木天线的输入阻抗，以便和馈电线匹配。主要作用是提高辐射能量。无源振子是若干孤立的金属杆，它与馈线和有源振子不直接相连，作用是使辐射的能量集中到天线的端向。 二、设计原理： 八木天线的工作原理是：有源振子被馈电后，向空间辐射电磁波，使无源振子中的产生感应电流，从而也产生辐射。改变无源振子的长度及其与有源振子之间的距离，无源振子上的感应电流的幅度和相位也随着改变，从而影响有源振子的方向图。若无源振子与有源振子之间的距离小于λ/4，无源振子比有源振子短时，整个电磁波能量将在无源振子方向增强；无源振子比有源振子长时，将在无源振子方向减弱。比有源振子稍长一点的称反射器，它在有源振子的一侧，起着消弱从这个方向传来的电波或从本天线发射去的电波的作用；比有源振子略短的称引向器，它位于有源振子的另一侧，它能增强从这一侧方向传来的或向这个方向发射出去的电波。通常反射器的长度比有源振子长4%～5%,而引向器可以有多个，第1～4个引向器的长度通常比有源振子顺序递减2%～5%。 本设计就是基于八木天线的基本理论的基础上，设计一个六元八木天线。 三、八木天线参数选择及设计要求 根据上述八木天线基本理论的介绍，我们可以知道引向器越多，方向越尖锐、增益越高，但实际上超过四、五个引向器之后，这种“好处”增加就不太明显了，而体积大、自重增加、对材料强度要求提高、成本加大等问题却渐突出。通常情况下有一副五单元八木（即有三个引向器，一个反射器和一个有源振子）就够用了。因此，我们选用了一个比较合适的参数范围，其参数如下： 其工作频率为

文献综述 单极子天线设计

成绩： 西安建筑科技大学 毕业设计 (论文)文献综述 院（系）：信息与控制工程学院 专业班级：电子0901 毕业设计 ： 论文方向 综述题目：基于HFSS的单极子天线设计 学生姓名：戴伟策 学号： 090640133 指导教师：杨放 2012年 3月18日

基于HFSS的单极子天线设计 摘要：单极子天线用来发射和接收固定频率的信号，通常用于短波超短波频段。虽然在平时的测量中都使用宽带天线，但在场地衰减和天线系数的测量中都需要使用偶极子天线和单极子天线。随着近年计算机技术的发展，出现了很多仿真软件，这些工具使工程人员能对设计出来的天线进行仿真。本文介绍了HFSS软件，以及基于HFSS的单极子天线的仿真设计。 关键词：单极子天线；HFSS； 1、前言 天线（antenna)是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。最早的发射天线是H.R.赫兹在1887年为了验证J.C.麦克斯韦根据理论推导所作关于存在电磁波的预言而设计的。它是两个约为30厘米长、位于一直线上的金属杆 其远离的两端分别与两个约40厘米2的正方形金属板相连接 靠近的两端分别连接两个金属球并接到一个感应线圈的两端 利用金属球之间的火花放电来产生振荡。当时 赫兹用的接收天线是单圈金属方形环状天线 根据方环端点之间空隙出现火花来指示收到了信号。G.马可尼是第一个采用大型天线实现远洋通信的 所用的发射天线由30根下垂铜线组成 顶部用水平横线连在一起 横线挂在两个支持塔上。这是人类真正付之实用的第一副天线。自从这副天线产生以后 天线的发展大致分为四个历史时期. ①线天线时期:在无线电获得应用的最初时期 真空管振荡器尚未发明 人们认为波长越长 传播中衰减越小。因此 为了实现远距离通信 所利用的波长都在1000米以上。在这一波段中 显然水平天线是不合适的 因为大地中的镜像电流和天线电流方向相反 天线辐射很小。H.C.波克林顿在1897年建立了线天线的积分方程 证明了细线天线上的电流近似正弦分布。由于数学上的困难 他并未解出这一方程。后来E.海伦利用δ函数源来激励对称天线得到积分方程的解。同时 A.A.皮斯托尔哥尔斯提出了计算线天线阻抗的感应电动势法和二重性原理。R.W.P.金继海伦之后又对线天线作了大量理论研究和计算工作。将对称天线作为边值问题并用分离变量法来求解的有

微波天线应用综述

微波天线应用综述 无线通信系统中，需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波，或者将无线电波转换为导波能量，用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。天线种类繁多，用途广泛，本文简单介绍了几种天线及它们的应用。 辐射电磁波是在自然环境中传播的，其传播方式有地表面波（地波）、电离层反射波（天波）、空间波和散射波等。由于地表面、电离层、大气层等传播环境对不同频率的电磁波的作用（如传播方向的改变、对电磁波能量的吸收等）不同，不同波段的电磁波的基本传播方式也不同，二者是不同波段的天线设计和使用的重要依据。 简要地说长波和中波及短波近距离通信采用地波传播方式；短波远程通信采用天波传播方式；超短波及微波是直视传播（空间波）方式。 地波传播方式要采用直立天线，可以获得主向沿地表的方向图和垂直极化波。直立天线尺寸大着如塔杆，尺寸小者如便携的鞭状天线，对他们的理论分析方法相同，以镜像替代地面的作用，直立天线和它的镜像刚好构成一垂直架设的对称振子。 加载和铺设地网是改善直立天线辐射特性，减少地面损失提高天线效率的基本手段。 水平偶极天线和菱形天线，是利用天波实现远程通信的典型天线。它们是利用平行地面架设天线的负镜像与原天线组成等幅反相二元件，使天线主向以一定的仰角指向天空。架设高度是决定天线主向仰角的主要因素。水平偶极天线和菱形天线的电流分布规律不同，它们分别为驻波天线和行波天线，菱形天线因是行波天线，它的工作频带宽。 引向天线、螺旋天线、电视发射天线及移动通信基站用天线等，都属于直视传播的超短波天线。对它们的要求不同，这些天线各有自己的特点。 引向天线是采用无源振子的端射直线阵列，该种天线经理论研究及实际经验总结，其结构尺寸设计已经规范化，因为整个阵列只有一个源振子而使馈电系统特别简便。 螺旋天线中最重要的是轴向辐射工作模式，它要求螺旋的周长近于一个波长，轴向模螺旋天线在主向（即轴向）上辐射圆极化波，而且螺线上电流近于行波电流，所以供作频带较宽。电视中心的发射天线和移动通信基站台的天线，同样要求水平全向、主向沿地表的方向图，这是由于它们的服务对象由千家万户决定。但是它们传送的信号对频带宽度、极化方向及覆盖区域大小等的要求不同，电视发射天线要复杂得多。 波导隙缝阵列天线、微带贴片天线和口径面天线都是为波段的天线。它们的辐射源已不能用传导电流来表征（必要时可用传导电流来等效），而是要用时变的电场和时变的磁场（内场）作为辐射源来进行分析研究。 利用对偶原理]1[，隙缝的辐射问题即可转为电流元或对称振子的辐射问题，利用波导传 输模或谐振腔的震荡模相应的壁电流旳幅值、相位和方向，可以构造不同激励规律的隙缝阵列天线。隙缝阵列的最大特点是天馈线合一，结构简单适宜于高速运动的环境。 微带贴片天线的辐射原理是微波电磁场的泄露，并可等效为受激励的隙缝。贴片可以做成多种形状，而且容易构成阵列。微带贴片天线为天线微小型化，天线、馈线和电路一体化展现了很好的前景。但是这种天线不可能承受较大的功率。 口径面天线是最典型和应用最广泛的重要微波天线。口径面天线可以看做是无穷多的惠更斯元组成的连续平面阵列（对于平面口径面）。因此它的辐射方向图、方向系数（增益）等辐射特性，决定于口径面上内场（即口径场）的幅值和相位的分布规律，及口径面的形状和尺寸。对它们的分析方法与分析天线时的思路完全相同。分布源的辐射场叠加，方向函数

FC类天线设计要求天珑资料

FPC类天线设计要求 综述:FPC类天线最主要的问题是:1.起翘问题2.成本问题3.生产操作问题4.断裂问题 §1 FPC 类天线主要的结构组装方式 一.FPC+支架 FPC 直接粘贴在支架表面, 金手指一般设计到支架底面,在PCB板上SMT 小弹片,小弹片的弹脚连接到天线金手指,天线(支架加FPC)固定在PCB上,或者PCB固定在下图右图的支架中间。 二.FPC+机壳 FPC 直接粘贴在机壳表面, 金手指部分穿过机壳预留的间隙,延伸到机壳另一面, PCB 板上SMT 小弹片,小弹片的弹脚连接到天线金手指。

此类天线特殊要求: a所有的转角都至少0.3--1.0 . b金手指所粘贴部位不能有顶针. c不能打脱模剂,做好不使用自带脱模剂的材料. 2. 如果机壳表面有喷油工艺,则FPC的粘胶面尽量远离喷油面的边缘,喷油区常有飞油导致FPC粘帖不良. §2 FPC 类天线塑胶部件设计技术要求

一．贴FPC 的塑胶件表面要设计得尽量平缓, 避免R值1mm--4mm之间的小圆弧面，大于5mm 的圆弧尽量改为斜平面组合模拟大圆弧，其中每个斜平面的宽度尽量大于等于4mm。 二．在塑胶件表面的合适位置设计加一些定位柱或热熔柱, 以帮忙FPC粘贴时的定位和预防FPC的起翘，每个平面上的定位柱不得超过2个。柱子为直径0.8mm高0.25mm。如设计为热熔柱，则柱子为直径0.8mm，高0.8mm。

三．塑胶件开模时要求在贴FPC 的表面顶针印痕和和其他印痕,断差应控制在0.02mm 以内，以免表面起台阶和披峰导致ＦＰＣ起翘起皱，同时表面抛光处理或DVI-27 或花纹,以便FPC跟塑胶件粘贴更牢固． 四．金手指部位所贴的面为一个平面,并且不准在此平面设置顶针,尽量为光面或细火花纹,必须 实心,不准为中空的结构. 五． FPC 所要贴到的面都要求有圆角,一般0.5mm 以上(不超过1.0mm),特殊部位0.3mm 以

天线概述

天线概述 04011423武曦 摘要：天线是发射机和接收机都拥有的重要部分。本文主要探究天线的分类，工作原理以及天线性能的度量。让读者对天线有一个清晰的认识。 关键词：分类、原理、度量 Abstract: The antenna is a transmitter and receiver have an important part. This paper explored the classification of the antenna, operating principles and antenna performance metrics. Let the reader antenna has a clear understanding. Keywords: classification, principles, metrics 既然我们说到了天线，了解它的历史就是必不可少的： 天线是由俄国科学家波波夫发明的。 1888年，29岁的波波夫得知德国著名物理学家赫兹发现电磁波的消息后，这位曾经立志推广电灯的年轻科学家对朋友们说：“我用毕生的精力去安装电灯，对于广阔的俄罗斯来说，只不过照亮了很小的一角：假如我能指挥磁波，那就可以飞越整个世界！” 于是，他埋头研究，向新的目标发起了冲击。 1894年，波波夫制成了一台无线电接收机。这台接收机的核心部分用的是改进了的金属屑检波器，波波夫采用电铃作终端显示，电铃的小锤可以把检波器里的金属屑震松。电铃用一个电磁继电器带动，当金属屑检波器检测到电磁波时，继电器接通电源，电铃就响起来。 有一次，波波夫在实验中发现，接收机检测电波的距离突然比往常增大了许多。 “这是怎么回事呢？”波波夫查 来查去，一直找不出原因。 一天，波波夫无意之中发现一根导线搭在金属屑检波器上。他把导线拿开，电铃便不响了；他把实验距离缩小到原来那么近，电铃又响了起来。 波波夫喜出望外，连忙把导线接到金属屑检波器的一头，并把检波器的另一头接上。经过再次试验，结果表明使用天线后，信号传递距离剧增。 无线电天线由此而问世。[ 天线按照不同方面可以有不同的分类方式，但是主要有以下几种： 1、按工作性质可分为发射天线和接收天线。 2、按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。 3、按方向性可分为全向天线和定向天线等。 4、按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。 5、按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。描述天线的特性参量有方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和频宽 6、按维数来分可以分成两种类型：一维天线和二维天线 一维天线：由许多电线组成，这些电线或者像手机上用到的直线，或者是一些灵巧的形状，就像出现电缆之前在电视机上使用的老兔子耳朵。单极和双极天线是两种最基本的一维天线。 二维天线：变化多样，有片状（一块正方形金属）、阵列状（组织好的二维模式的一束片）、喇叭状、碟状。 7、天线根据使用场合的不同可以分为：手持台天线、车载天线、基地天线三大类。