分齿蝶形超宽带天线的设计
分齿蝶形超宽带天线的设计
0 引言
超宽带(Ultrawide-band)信号是指-10 dB相对带宽大于20％或者绝对带宽大于500 MHz的无线电信号。基于该类信号的超宽带技术，目前已应用于短距离高速无线通信、穿障探测、探地雷达、灾难搜救、非接触医疗检测、汽车防撞等领域。
超宽带天线作为信号的收发装置，直接影响系统的性能。目前常用的超宽带天线形式主要包括TEM喇叭天线、双锥天线、对数周期天线、螺旋天线、Vivaldi天线和蝶形天线等。其中平面结构的蝶形天线(也称领结形天线)，由立体的双锥形天线演化而来，具有结构简单、便于设计安装、利于低频辐射等优点，已应用在超宽带通信与探测领域。
为改善天线宽带性能，目前基于基本蝶形发展出了多种衍生结构。如双蝶形结构、电容加载的条带状结构等。其中荷兰Delft大学的A.A. Lestari与莫斯科航空学院Immoreev，I．Ya 均提到了不同形式的分齿蝶形天线结构，但对于分齿带来的性能影响，未查阅到具体研究报道。本文以9齿蝶形为例，通过建模仿真，分析了辐射状分齿的蝶形天线，并研究了不同分齿位置下天线驻波比的变化。研究发现该种结构可以在保证一定频段内天线性能的同时，减轻天线重量。相对于基本蝶形天线，分齿结构会使天线输入VSWR在中间频段产生抖动，且抖动频段直接与分齿位置相关。针对300～480 MHz的频率范围，进一步优化设计并制作了一款分齿蝶形天线，实测显示该天线在294～488 MHz驻波比小于2，其-10 dB带宽194 MHz，相对带宽达49．6％。
1 天线结构
图1为分齿蝶形天线的实验原型结构图。结构参数中A，B为蝶形天线的宽与长；C为两页分齿位置间的距离；D为馈电端的宽度；分齿槽设计为从馈电端至末端的辐射形状，各分齿等宽等距分布，齿宽齿距均为E，有E=A／(2n-1)，分齿数目，n=9。定义分齿比例参数为p，有p=B／C，即天线长与分齿位置间的距离的比。
2 参数对天线性能的影响
对于本天线，影响其性能的参数主要包括蝶形张角大小、长宽大小、分齿位置等。可由文献知，蝶形天线张角为90°时相对其他角度，输入阻抗随频率变化更为平坦，具有更好的宽带特性，因此设计天线长宽尺寸相等(A=B)，张角为直角。通过仿真发现，天线在尺寸的等比例放大的情况下，输入端驻波比波形基本保持不变，曲线整体向低频段移动。因此可以在确定天线结构后针对所需频段进行尺寸的等比例调整。同时，针对1 GHz以下的频段范围，分齿位置的变化时，天线输入端驻波比波形变化明显，而其他参数变化的影响有限。据此，确定分齿比例p为关键仿真参数。以下通过分齿天线与普通蝶形天线的对比，及不同分齿比例下天线性能的变化进行分析。
2．1 分齿蝶形天线与普通蝶形天线的性能对比
对两类天线进行建模仿真，其尺寸数据如下：普通蝶形天线A=B=200 mm，D=10 mm；分齿蝶形天线p=2，其他参数与普通蝶形天线相同。仿真得到两者的输入驻波比曲线(VSWR)。
通过对比可以发现，在相同尺寸下，分齿天线重量相对普通天线减少35．2％。同时，两者的驻波比随频率变化趋势相同，在600 MHz以下，两者性能基本一致。而在670～770 MHz 部分，分齿天线相对于普通天线驻波比产生抖动。因此，当针对低频频段需求时，完全可以使用分齿结构代替普通结构、降低天线重量。
2．2 不同分齿位置对天线性能的影响
针对分齿蝶形天线，在上述基本参数的基础上(即A=B=200 mm，D=10 mm，n=9，E=A／17)，
改变分齿比例，研究分齿位置对天线性能的影响。经过多组仿真，选取具有代表性的三条曲线(p=2，3，8)，。对比不同分齿比例的驻波比曲线，可以发现抖动出现的波段与分齿比例p 直接相关。当p增大时(即分齿位置向馈电端靠近时)，抖动部分向低频段移动，并且抖动幅度逐渐变小。其相对原普通蝶形天线重量分别减少35．3％，41．8％和46．3％，重量减轻比率逐渐增加。
3 实物设计与验证
为验证分齿结构天线的超宽带性能，下文针对特定频段，进行了设计优化与实物测试。
3．1 设计目标与仿真优化
设计目标为在300～480 MHz频段范围内，设计一款分齿蝶形超宽带天线，要求频段内其驻波比VSWR<2，曲线平坦，相对原天线重量减轻率大于40％。
针对上述设计要求，依据关于分齿位置的仿真分析，对分尺蝶形天线进行了进一步结构改进、参数优化，得到的天线驻波比曲线。其基本设计参数为A=B=172mm，D=10mm，n=9，p=3，E=10.12mm。，仿真得到参数优化后的天线在300～496MHz频段内，VSWR< 2，且波形平坦。
3．2 实物天线测试
对上述设计方案的天线进行了加工，并使用安捷伦8363B型网络分析仪对天线实物进行测量，得到其VSWR曲线。
结果表明，该天线在294．0～488．6 MHz的频率范围内，天线馈电端VSWR<2，波形平坦。其带宽范围与原仿真曲线相比(300～496MHz)，频段基本一致。实际波形抖动出现在 525～705 MHz波段，低于仿真曲线(577～754 MHz)，但因处于工作频段外，对天线性能无实质影响。分析实测频段结果与理论值间的差异，认为主要来自于实际加工误差。
综上所述，试制的分尺蝶形天线的-10 dB(VSWR<2)频率范围为294．O～488．6 MHz，带宽为194 MHz，中心频率为391 MHz，相对带宽达49．6％，大于超宽带天线相对带宽25％的下限，重量减轻比率达41．8％，符合设计需求。
4 结语
研究了一种辐射状分齿蝶形天线。通过仿真发现，在相同尺寸下，分齿蝶形天线与普通蝶形天线的驻波比随频率变化趋势相同。在一定频段，分齿结构会使天线VSWR曲线产生部分频段的抖动。其次，仿真得出分齿比例p是影响天线性能的关键参数。随着分齿比例变小(分齿位置靠近馈电端)，分齿天线VSWR抖动幅度变小、抖动频段向低频范围移动，而在其他频段，分齿蝶形天线与普通碟型天线性能基本一致。因而该类分齿蝶形天线与普通蝶形天线相比，可在保证一定频段驻波比性能指标的同时，减轻天线重量。针对300～480 MHz的频段要求，设计试制了一款分齿蝶形天线。实测显示，天线在294．O～488．6 MHz的频率范围内，天线馈电端VSWR<2，波形平坦。其-10 dB带宽达194 MHz，相对带宽49.6％，带内VSWR波形平坦，符合超宽带天线的要求，并且相对同尺寸普通蝶形天线理论重量减轻比率达41．8％，满足了设计需要。
超宽带天线的研究与设计
超宽带天线的研究与设计 李庆娅李晰唐鸿燊 摘要：本文设计了一款差分微带超宽带天线，通过改变馈线和尺寸和接地板上缝隙的半径,优化了天线的性能，所实现的天线带宽为11.5 GHz，且有较好的辐射特性。在此基础上，通过在两贴片上对称地开槽，得到了在5 GHz处有陷波特性的超宽带天线。 关键词：超宽带天线；差分天线；带阻特性 Research and Design of Ultra-wideband Microstrip Antenna Li Qing-Ya, Li Xi, Tang Hong-Shen Abstract: In this paper, a differential microstrip ultra-wideband antenna is designed. It is optimized by changing dimensions of feeding line and radius of slot in the ground. The simulated and measured results show that the frequency bands of antenna is 11.5 GHz. Also, it has good radiation characteristics. Based on this, by etching the slot in the patch symmetrically, the ultra-wideband antenna with band-notch characteristics at 5 GHz is achieved. Key word s: Ultra-wideband antenna; differential antenna; band-notch characteristics 1 引言 近几年,随着超宽带(UWB)通信技术的快速发展，对应用于短距离无线通信系统中的天线提出了更高的要求，不仅要求天线尺寸小、剖面低、价格便宜，易于加工并可集成到无线电设备内部，同时，还要求天线阻抗带宽足够宽，以便覆盖整个UWB频段。美国联邦通信委员会(FCC)规定UWB信号的频段为3.1 GHz-10.6 GHz。这个通信频段中还存在划分给其他通信系统的频段，如5.15 GHz到5.35 GHz的IEEE802.11a 和5.75 GHz到5.85 GHz的Hiper-LAN/2。 在接地板上开缝是实现超宽带天线的方法之一，常见的缝隙形状如倒锥形[1]、矩形、半圆形、梯形[2]等。文献[2]中仿真优化并制作了一个小型化超宽带微带天线，在整个工作频段2.15-13.47 GHz内，该天线的回波损耗均在-10 dB以下，增益基本稳定在3~6 dB之间，并具有比较稳定的辐射特性。在超宽带天线的基础上通过在辐射贴片上开槽实现带阻特性，槽的形状有L形[3]、矩形[4]、E形[5]等，文献[5]提出了一种新型的具有双阻带特性的超宽带天线，制作出实物并验证了天线的超宽带和陷波特性，即在中心频率3.75 GHz和5.5 GHz附近的频带范围内具有良好的陷波特性。 本文首先设计了超宽带天线，研究了天线的回波损耗S11和辐射特性与天线环形接地板尺寸的关系，改善了天线的带宽。在此基础上，通过改变贴片和微带线的尺寸。并利用折合形开槽技术在贴片上开槽，有效实现阻带。 2 天线设计 本文设计天线结构如图1所示。图1(a)中天线的辐射贴片，位于介质基板的上表面，图1(b)是刻蚀了圆形缝隙的地，位于介质基板的下表面；天线采用介质为RogerS RT/duroid 6006，相对介电常数为6.15，厚为0.5mm的介质基板，尺寸为29.6 mm×33.6 mm；馈电部分为50欧的微带线。
超宽带天线设计与研究详解
超宽带天线的研究与设计 中文摘要 近几年来，超宽带天线的研究已经成为热潮。本文的思想也是研究小型化超宽带平板天线，让其在生活中的硬件设计产品中满足超宽带天线的技术需要。因为超宽带天线在WiMAX和WLAN的窄带系统和装载切口天线设计结构上产生的影响。实现WiMAX和WLAN频带的双凹槽在超宽带天线结构设计。在设计过程中主要是使用HFSS软件进行天线结构的仿真优化。主要利用了HFSS软件仿真和天线结构的优化设计过程。我们针对其超宽带天线的性能参数，相应的提升平面单极子天线的基础研究。传统平面单极子天线与狭槽，狭槽装载方法的横截面，提出了几种平面单极子天线从频域和时域研究，从而从单极子天线的相关性能参数出发，研究平面单极子天线在频率范围为3.1GHZ-11GHZ，使超宽带天线能够达到市场对硬件方面的应用需求。 关键词：平面单极子天线；超宽带；HFSS仿真 I
Research and design of ultra-wideband antenna Abstract In recent years, the research of ultra-wideband antenna has become a boom. Thought of this paper is to study ultra-wideband planar antenna miniaturization, let the life in the hardware design of the product satisfy the need of ultra-wideband antenna. Because of ultra-wideband antenna in WLAN and WiMAX narrowband systems and the impact loading of incision on the antenna design. Both WiMAX and WLAN band grooves in the ultra-wideband antenna structure design. In the design process is mainly using HFSS software for simulation of antenna structure optimization. Mainly using HFSS software simulation and optimization of the antenna structure design process. We according to the performance of ultra-wideband antenna parameters, the corresponding increase of planar monopole antenna of basic research. Traditional planar monopole antenna and the slot, slot loading method of cross section, and puts forward several planar monopole antenna from frequency domain and time domain research, thus starting from the related performance parameters of monopole antenna, the planar monopole antenna in the frequency range of 3.1 GHZ - 11 GHZ, the ultra-wideband antenna can meet the market demand for hardware applications. Key words: Planar monopole antenna; Ultra-Wideband; HFSS simulation 目录 I
一种小型超宽带微带天线
文章编号：1005-6122（2011）02-0060-03 一种小型超宽带微带天线* 官伯然曹建伟 （杭州电子科技大学天线与微波技术研究所，杭州310018） 摘要：给出了一种小型化超宽带微带天线，该天线采用微带线对半圆形和矩形组成的阶梯状辐射单元进行馈电，基板背面为相似形缺陷地结构窗口。天线参数采用电磁仿真软件CST进行仿真和优化。所设计的小型化超宽带微带天线相对带宽达144．9%（2．15 13．47GHz），带内回波损耗均在－10dB以下，整个工作频段内天线的增益平均在4dB以上，天线的辐射方向图形状在频带内基本保持不变。该天线具有结构紧凑和形状简单的特点，易于加工和集成。最终实际制作了天线样品，并进行了测试，实测数据与仿真结果吻合良好。实验结果表明该微带天线具有良好的小型化和超宽带特性。 关键词：超宽带，小型化，微带天线，缺陷地结构 A Small Size Ultra-wideband Microstrip Antenna GUAN Bo-ran，CAO Jian-wei （Institute of Antenna and Microwave Technology，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou310018，China） Abstract：A compact ultra-wideband microstrip antenna is presented in the paper．The radiating element of this an-tenna is made up of semicircle plane and rectangle planes，which are fed by microstrip line．The same window of Defected Ground Structre（DGS）is etched on the back of the microstrip antenna．The performance of the antenna is simulated and op-timized by CST．The simulate result shows that the relative bandwidth of the designed antenna is over144．9%（2．15 13．47GHz），and the return loss is less than－10dB．The average gain is over4dB in the operating range．The radiation pattern is remained almost same type in the operating range．In addition to small size and simple shapes，the antenna is also easier to be fabricated and integrated．Finally，a sample antenna is fabricated and the performance is tested．The measured result shows a good agreement with the simulated one．The experimental results show that the microstrip antenna has the advantages of small size and UWB characteristic． Key words：ultra-wideband，small size，microstrip antenna，DGS 引言 随着现代通讯系统的飞速发展，通信设备的体积不断减小，通信频带不断向宽频带、高频段发展，对通信设备提出了越来越高的要求，推动了作为通信系统中的关键部件天线的小型化和宽带化的发展。2002年FCC将3．1 10．6GHz频段划归为超宽带（UWB）的民用频段［1］。UWB天线是超宽带通信的关键部件之一。超宽带天线在电气指标上需要满足输入端反射特性、辐射方向图和增益等指标。 微带天线是一种用微带贴片作为辐射单元的天线，由于其结构简单、体积小、重量轻、易于集成等优点，得到了广泛的应用。由于其频带窄的缺点限制了微带天线的发展［2-4］，近年来微带天线的小型化和宽带技术越来越受到大家的重视［5-6］。目前国内外采用的小型化技术有：采用高介电常数或高磁导率的特殊材料基片（如LTCC）、改变电流路径、天线加载、附加有源网络等方法［1-6，8-9］。宽带化技术有渐变结构、增大基板厚度、降低基板的相对介电常数、引入寄生元等方法［2，4-6，11-12］。 本文通过对一种缺陷地类型的超宽带微带天线［10］进行仿真研究得出，除了在辐射单元下面采用缺陷地结构外，如果在馈电部位也采用缺陷地结构，不仅能使得天线的带宽加宽，而且还可以使天线的 第27卷第2期2011年4月 微波学报 JOURNAL OF MICROWAVES Vol．27No．2 Apr．2011 *收稿日期：2011-01-08；修回日期：2011-03-27 基金项目：国家自然科学基金（60673143），浙江省科技计划（2006C21020）项目
一种超宽带天线的设计与研究毕业设计论文
摘要 超宽带天线广泛应用于如电视、调频广播、遥测技术、宇航和卫星通信等领域中。尤其是近年来兴起的超宽带无线通信技术，使此类天线成为当今通信领域的研究焦点。 本文设计并研究了两种类型的超宽带天线，一种是带两个对称臂的矩形平面单极子天线，另一种是弯折结构的平面单极子天线。 所研究的第一种天线实现了在工作频率范围内回波损耗都在-10dB以下，基本满足了超宽带通信的要求，天线的工作频带是 2.7-9GHz。回波损耗与频率的关系曲线产生两个低峰值，特别适合于双频带通信使用。文中研究了通过改变切口尺寸、介质损耗对低峰值频率位置的影响关系，还讨论了端口大小对仿真准确度的影响，得到系列结论。 所研究的第二种天线实现了真正意义上超宽带天线，天线结构简单，易于构建，小尺寸、低剖面，能够在回波损耗小于-10dB条件下有效地工作在2.8~9.5GHz的频率范围。 天线采用热转印法自制了实验模型，并通过矢量网络分析仪测量了回波损耗与频率的关系曲线，测量结果与仿真结构基本吻合。 两种天线的研究还包含了增益和方向图等，从而对天线性能进行了全面分析。 关键词: 超宽带天线；单极子天线；有限元法；电磁仿真；热转印法
Abstract UWB antenna is widely used in television, FM radio, telemetry, aerospace and satellite communications fields. In particular, with the rise of ultra-wideband wireless communications technology in recent years, making such antennas become the focus of communication research field. This paper studies two types of ultra-wideband antenna, one is a symmetric planar monopole antenna with two symmetrical rectangular incision, the other is bent planar monopole antenna structure. The first designed antenna can satisfy the demand of UWB communication that the Return Loss of the antenna in the scope of working frequency, which is between 2.7-9GHz, is below -10dB. Return loss vs. frequency curves generated two low peaks, which is particularly suitable for dual-band communications. A study of the incision by changing the size of the low dielectric loss peak frequency position of the relationship between port size also discussed the impact on simulation accuracy, get series conclusion. The study of the second antenna to achieve a truly ultra-wideband antenna, the antenna structure is simple, easy to build, small size, low profile, can be less than-10dB return loss under the conditions of effective work in the 2.8 ~ 9.5GHz frequency range. Antenna made by heat transfer method of the experimental model, and vector network analyzer by measuring the return loss versus frequency curve, the measurement results and simulation of structure of the basic agreement. thermal transfer printing technology The study also includes two antenna gain and pattern, etc., and thus a comprehensive analysis of antenna performance. Key words: UWB antenna; monopole antenna; finite element method; electromagnetic simulation
基于遗传算法的超宽带微带天线优化设计
第26卷 第1期2011年2月 电 波 科 学 学 报 CH INESE JO URNAL OF RADIO SCIENCE Vol.26,No.1 Febru ary,2011 文章编号 1005 0388(2011)01 0062 05 基于遗传算法的超宽带微带天线优化设计孙思扬1 吕英华1 张金玲1 喇东升1 赵志东1 阮方鸣2 (1.北京邮电大学电子工程学院,北京100876; 2 贵州师范大学物理电子学院,贵州贵阳550001) 摘 要 将遗传算法应用于超宽带微带天线设计。建立了基于遗传算法和高频电磁 仿真软件(H FSS)的优化工程。在此基础之上,优化设计出了一款超宽带微带天线。 讨论了该优化工程的操作流程,并对天线特性进行了研究。研究结果表明:所设计天 线在3 1~10 6GH z频段内的回波损耗小于-10dB,具有良好的超宽频带特性。 关键词 遗传算法;超宽带天线;优化;H FSS 中图分类号 TN82 文献标志码 A 1 引 言 自从美国联邦通讯委员会(FCC)将3 1~10 6 GH z之间的频段分配给超宽带(UWB)无线通信业务使用之后,超宽带技术以其高传输速率及较强的抗多径干扰能力在短距离高速无线通信领域引起了全球范围的广泛关注。在U WB系统中,结构紧凑,低成本,易于集成的UWB天线的研究设计成为最近几年研究的一个热点。研究者们提出了许多不同形状的超宽带平面单极子天线来满足超宽带通信系统的需求[1 5]。 遗传算法是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程而形成的一种自适应全局优化概率搜索算法。它最早由美国密执安大学的H olland教授提出,起源于60年代对自然和人工自适应系统的研究。作为一种全局优化搜索算法,遗传算法以其简单通用、鲁棒性强、适于并行处理等显著特点,在图像处理、组合优化、自动控制等众多领域获得了成功的应用[6]。 随着微带天线设计理论与技术的不断发展,遗传算法开始引入到微带天线设计中来[7 11]。通过遗传算法对天线的结构参数进行全局优化,得到满足某些性能要求的微带天线。本文成功地将遗传算法应用于超宽带微带天线设计,建立了基于遗传算法和H FSS(hig h fr equency simulatio n so ftw are)的优化工程以执行参数优化任务。在此基础上,优化出了一款具有超宽频带特性的平面单极子天线。为了获得超宽带的频率特性,采用圆环形辐射贴片,并通过在接地板上蚀刻缝隙以改善阻抗匹配。对所设计天线的输入端反射特性及辐射方向图进行了仿真分析。结果表明:该天线在3~11GH z频段内的回波损耗小于-10dB,完全可以覆盖FCC分配给UWB 业务的3 1~10 6GH z频段。 2 遗传优化策略 本文建立了基于遗传算法和H FSS(high fre quency simulation softw ar e)的优化工程以执行参数优化任务,并对其编程实现。该工程包含两个功能模块:遗传算法模块和适应度模块,如图1所示。 遗传算法模块实现参数优化功能,如图2所示。它执行以下三个步骤 1)产生每个个体的结构参数,并将其传递给适应度模块; 2)接收由适应度模块计算并传递来的个体的适应度值; 3)对接收来的个体适应度值进行循环终止条 收稿日期:2010 02 12 基金项目:教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目(编号:200700130046);国家自然科学基金资助项目(编号:60771060,60971078) 联系人:孙思扬E mail:ssybupt@g mail com
移动通信_期末作业_超宽带微带单极子天线设计_20111910119
超宽带微带单极子天线 —基于HFSS天线设计 学院：信息学院 专业：通信工程 姓名：马正智（59） 学号： 20111910119 2014-07-08
更改详情 1、更改两块参考地GND1和GND2与微带线的距离，使其间距小于1mm； 2、更改激励端口的长宽，使其长度为微带线宽度的5倍左右，高为介质板高度 的6倍左； 3、更改陷波开缝方式，得到理想陷波频段。
摘要 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。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。 超宽带天线顾名思义就是带宽非常宽的天线，这种说法其实是在频域的对天线带宽的定义是就某个参数而言，天线的性能符合规定标准的频率范围。在此范围内天线的特性如输入阻抗、效率、波瓣指向、波瓣宽度、副瓣电平、方向系数、增益、极化等在允许的范围内。也就是，某项给定的技术指标不超出给定的范围所对应的频率范围。其实这正是传统的窄带天线性能分析方法。因为以前窄带天线要发送的信号基本都是己经调制过的正弦波信号，所以在设计天线时对带宽并没有要求非常苛刻(极宽的带宽)。只要针对某个载波频率设计就可以了，在这个载波频率附近天线的性能满足要求，变化不大。但是，当要发送的信号不是正弦波调制信号天线就不能满足要求了，而是儿百皮秒或者纳秒级的窄脉冲信号时，一般的窄带那么传统的宽带天线能否满足要求呢？UWB天线与常规意义上的宽带大线还是有着显著区别的。常规的宽带天线大都是非频变天线，是指天线可以根据无线系统需要工作在不同频段，而并不是指天线地各个部分同时在整个宽频段内工作。 微带天线由参考地面、介质层面、微带贴片、激励端口、辐射边界组成，具有重量轻、质量小、剖面薄、质量成本低、易于实现频变工作。 关键字：天线超宽带超宽带天线微带单极子天线
超宽带天线技术概要
超宽带天线技术 超宽带(UWB)技术具有高传输速率、合理的图像解析和高安全性等优点,在无线通信、微波成像和电子对抗等诸多领域具有广阔的应用前景。超宽带天线是超宽带通信系统的关键部件之一,其特性直接影响着整个系统的性能。本文首先概要地叙述了超宽带通信系统和超宽带天线的发展现状,介绍了几种传统的超宽带天线；然后阐述了微带天线的理论分析方法,即传输线模型理论、空腔模型理论和全波分析理论；最后在理论分析的基础上,结合超宽带通信系统的要求,利用多种展宽频带的方法,设计了两款结构简单而紧凑、工作频带覆盖3.1—10.6GHz频段并在WLAN 5.2—5.8GHz和ITU 8.025—8.4GHz两个频带内具有明显陷波特性的超宽带天线。在一款带状线宽缝天线的基础上,设计了具有新型贴片结构的超宽带微带天线,通过在馈线和矩形贴片之间附加一个“U”形结构来实现超宽带,而在贴片上蚀刻两个侧卧的“L”形槽来达到双带陷的效果。与原天线相比,所设计的天线在尺寸缩小了31.1%的情况下保持了相对带宽基本不变,还实现了双带陷功能。对部分地结构微带天线进行改进,设计了具有新型接地板结构的超宽带微带天线,通过在天线的接地板上附加一个平衡枝节来实现超宽带,在矩形贴片上蚀刻两个同心的带有缺口的圆环形槽来实现双频带陷。在设计过程中,讨论分析了天线各个结构参数对天线性能的影响。从仿真结果看,两款天线都具有良好的性能。对具有新型接地板结构的超宽带微带天线加工出了样品,实测数据和仿真结果基本吻合。 同主题文章 【关键词相关文档搜索】：测试计量技术及仪器; 超宽带天线; 微带天线; 双带陷性能; 部分地结构 【作者相关信息搜索】：西安电子科技大学;测试计量技术及仪器;赵永久;杜立新;
超宽带平面单极子天线的分析和设计概要
超宽带平面单极子天线的分析和设计 孙永志李庭王伟光陈秋林王一笑赵旭 (中国航天科工集团8511研究所,南京210007 摘要:本文研究了一种应用于超宽频带的平面单极子天线。用传输线理论的等效电路方法分析了展宽平面单极天线带宽的措施,即添加切角和短路枝节。设计出了一种实用的超宽频带平面单极子天线,并对该天线进行了数值仿真。计算的电压驻波比和辐射方向图与实测结果吻合良好。 关键词:平面单极子天线,传输线理论,超宽带 Analysis and Design of the Ultra Wide Band Planar Monopole Antenna Sun Yongzhi Li Ting Wang Weiguang Chen Qiulin Wang Yixiao Zhao Xu (No.8511 Research Institute of China Aerospace Science Industry Corp of China, Nanjing 210007 Abstract:In this paper, coordinate transformation method was used to analyze two-dimensional cylindrical electromagnetic invisibility cloaking.And the electromagnetic dispersion equation of electromagnetic invisibility cloaking was given.The calculation results show that two-dimensional cylindrical electromagnetic invisibility cloaking.has good scattering Characteristics for the electromagnetic wave. Keywords: Planar monopole antennas; Transmission line theory;Ultra Wide Band 1 引言 超宽带(Ultra Wide Band,缩写为UWB是一种利用纳秒至微微秒级的非正弦窄脉冲传输数据的无载波通信技术,与传统通讯系统相比,所占用的频带宽度大大变宽。FCC(美国联邦通信委员会对UWB系统给出明确规范,规定3.1~10.6GHz为UWB系统占用频带,带内信号辐射功率密度低于-41.3dBm/MHz,并且要求带内反射系数S11小于-10dB[1]。
学习超宽带天线
超宽带天线的特点：[超宽带微带天线研究_贾登权] 超宽带无线通信系统由于自身的特点,表现出了很多有发展前景的优势" 超宽带无线通信系统主要有以下五个方面的优势 ①极高的通信数据率”UWB”信号的脉冲宽度通常在亚纳秒量级别,由此可实现高达 100MbPs一I Gbps的通信速率,远远高于常见的无线通信系统的通信速率" ②低复杂度!低成本"UWB不需要传统通信所需要的变频器、本地振荡器、混频器等,因此体积小,系统的结构比较简单"UWB信号的处理也比较简单,只需使用很少的射频或微波器件,射频设计简单,可以将脉冲发射机和接收机前端集成到一个芯片上" ③信号具有类噪声性,具有较好的抗多径衰落和阻塞特性"UWB信号具有极低的功率谱密度和伪随机特性,这使其具有类似于噪声的特点,使得其负载的信息难以被截获"此外,UWB信号所具有的极大带宽带来频率多样性,结合间断性的信号传输方式,能够在恶劣的多径、拥塞和干扰环境下保持较好的通信质量" ④具有较高的时域分辨率"由于系统的输入信号是时域脉冲,时域窄脉冲信号具备良好的材料穿透能力,在探测领域具有广阔的应用前景;极窄的时域脉冲意味着超宽带通信系统具有比传统的GPS或其它窄带通信系统更高的时域分辨率,使得其定位精度可达厘米量级" ⑤输入信号的能量密度很低"如表l一1所示,在FCC建议的3.1一10.6GHz的频段内,其对辐射的限制室内外均为一41.3dBm" 扩展带宽是微带天线设计中热门的研究领域,一般采用寄生祸合贴片、多层结构!阻抗匹配网络、对数周期结构、分形等来实现扩展带宽 1 寄生藕合贴片的宽带微带天线 图给出了典型的寄生祸合宽带微带天线"虽然多谐振寄生结构扩展了带宽,但由于它们的大尺寸一,使得它们不适合用做阵列单元;由于感生电流不对称,在阻抗带宽内方向性不稳定 2 多层结构的宽带微带天线 在多层结构中,两个或者多个贴片在不同层的介质中,可分为电磁耦合和孔径耦合 图a中,贴片制作于不同的介质中,通过优化贴片的大小使得贴片的谐振频率彼此接近,进而实现宽带天线设计,这种结构的天线设计带宽可以达到15一30%；图b中,在接地面的另一面的馈线和辐射贴片之间通过一个电小口径产生耦合场。两种不同的介质被采用,一种对应着
新型超宽带单极子天线的设计概要
文章编号:1001-893X(201108-0121-04 新型超宽带单极子天线的设计 徐海洋,张厚,梁建刚,王洪光 (空军工程大学导弹学院,陕西三原713800 摘要:研制了一款超宽带印刷单极子天线,通过在接地板上开方形槽,展宽带宽的同时也改善了带内特性。再在金属贴片顶部开扇形槽,进一步在高频段展宽了频带。实测结果显示,改进后的天线-10dB阻抗带宽为2.1~25.5GHz,而原不加槽天线的仿真带宽为2~11.4GHz,带宽展宽了14GHz。仿真和实测结果显示,天线在2.5GHz、8GHz、25GHz的方向图对称性良好。 关键词:超宽带;单极子天线;开槽 中图分类号:TN821 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1001-893x.2011.08.025 Design of a Novel Ultra wideband Monopole Antenna XU Hai yang,Z HANG Hou,LIANG Jian gang,W ANG Hong guang (Missile Institute,Air Force Engineering University,Sanyuan713800,China Abstract:The UWB(Ultra widebandprinted planar antenna in this paper is notched in the ground plane,so that the bandwidth is expanded,and the inner band performance is improved,too.Then through notching in the top of the patch,the bandwidth is further e xpanded at the high frequency section.The measured result shows that the-10dB impedance bandwidth of the improved antenna is2.1~25.5GHz in contrast to2~11.4GHz of the simulated bandwidth of the initial antenna,as a result,the bandwidth enhances14GHz.The simulated and measured results sho w that the radiation patterns are very symmetrical at2.5GHz,8G Hz and25GHz.
Vivaldi基于CST的超宽带微带天线设计
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ Vivaldi基于CST的超宽带微带天线设 计 摘要天线，在任何无线电系统组成中，都是必不可少的组件。随着无线电通信技术的发展，天线在各个领域得到了广泛的应用。 超宽带技术是当今最具竞争力和发展前景的技术之一。其具有许多窄带系统无法比拟的优点，例如：高数据速率、低系统成本和抗多径效应,抗干扰性强、频谱覆盖范围广、距离分辨率高、对现有系统干扰小等。 由于无线电的应用频段被不断地扩展，进而促进了超宽带电磁学的产生。在超宽带频段内，时域特性的研究表明，时域电磁波是人类非常重要的资源，作为超宽带无线电系统中不可缺少的一员，超宽带天线的研究也因此变得相当有意义。 本论文主要研究了关于超宽带微带天线的设计。首先 1 / 30
介绍了天线及微带天线的基本理论，然后重点研究了超宽带天线，Vivaldi天线，详细分析设计了Vivaldi天线的传统模型，以及改进模型，并利用CST STUDIO SUITE 2010软件仿真，分析了Vivaldi天线可以使用的工作频率范围、性能以及尺寸等。5558 关键词天线，超宽带，CST，Vivaldi天线 毕业设计说明书外文摘要 TitleTheCST-basedUltra-WidebandMicrostrip AntennaDesign Abstract Antenna, in the composed of any radio system, are essential components. With the development of radio communication technology, the antenna has been widely applied in various fields.
超宽带平面单极子天线的分析和设计说明
超宽带平面单极子天线的分析和设计 永志庭王伟光秋林王一笑旭 （中国航天科工集团8511研究所， 210007） 摘要：本文研究了一种应用于超宽频带的平面单极子天线。用传输线理论的等效电路方法分析了展宽平面 单极天线带宽的措施，即添加切角和短路枝节。设计出了一种实用的超宽频带平面单极子天线，并对该天线 进行了数值仿真。计算的电压驻波比和辐射方向图与实测结果吻合良好。 关键词：平面单极子天线，传输线理论，超宽带 Analysis and Design of the Ultra Wide Band Planar Monopole Antenna Sun Yongzhi Li Ting Wang Weiguang Chen Qiulin Wang Yixiao Zhao Xu (No.8511 Research Institute of China Aerospace Science Industry Corp of China, Nanjing 210007) Abstract: In this paper, coordinate transformation method was used to analyze two-dimensional cylindrical electromagnetic invisibility cloaking.And the electromagnetic dispersion equation of electromagnetic invisibility cloaking was given.The calculation results show that two-dimensional cylindrical electromagnetic invisibility cloaking.has good scattering Characteristics for the electromagnetic wave. Keywords: Planar monopole antennas; Transmission line theory;Ultra Wide Band 1 引言 超宽带（Ultra Wide Band，缩写为UWB）是一种利用纳秒至微微秒级的非正弦窄脉冲传输数据的无载波通信技术，与传统通讯系统相比，所占用的频带宽度大大变宽。FCC（美国联邦通信委员会）对UWB系统给出明确规，规定3.1～10.6GHz为UWB系统占用频带，带信号辐射功率密度低于-41.3dBm/MHz，并且要求带反射系数S11小于-10dB[1]。 UWB系统不仅要求天线具有全向辐射特性，还要求天线在整个频带有良好的阻抗匹配特性和较高的辐射效率，并且还要考虑移动通讯设备对天线尺寸的要求。平面单极子天线及其变形，由于结构简单、制造成本低和频带宽等特性，已经成为近来UWB天线设计的研究热点。 本文主要讨论以平面单极子天线为基础的UWB 天线的分析与设计。定性分析了平面单极子天线的工作原理，讨论展宽天线阻抗带宽的措施。在此基础上，设计出了一种实用的平面单极子天线，测量的驻波比和方向图与仿真结果非常吻合。 2 平面单极子天线的基本原理 众所周知，直立细线单极子天线的阻抗带宽很窄。 现在有很多文献都在探索和研究展宽天线阻抗带宽的方法和技术，如在矩形平面单极子上添加切角和短路支节等[2]，如图1所示。定性分析与展宽天线阻抗带宽有关的参数及其作用，平面单极子天线的电流主要集中在天线的底部和左右边缘两侧，并且水平方向上的电流密度远大于垂直方向上的电流密度[3]。因此，我们不妨切除天线上几乎没有电流分布的区域，用U形或半圆形等来等效整个平面单极
超宽带天线设计及其阵列研究概要
超宽带天线设计及其阵列研究 超宽带(UWB)技术是目前短距离高速无线通信系统实现的有力竞争方案,天线作为超宽带系统的关键部件,其性能好坏会直接影响通信质量。本文研究的内容主要是设计出可用于3.1～10.6GHz超宽带无线通信的超宽带天线,同时对超宽带天线阵的时域特性进行基本的研究。本文首先提炼出了衡量超宽带天线性能的参数,总结了超宽带天线时域特性研究的两种方法:频域传输函数法和时域直接测量法。在此基础上,设计和研究满足通信要求的超宽带天线。本文的主要贡献如下:在天线设计方面,将传统火山烟雾形天线的立体结构转化为平面结构,设计和研究了印刷火山烟雾形(volcano smoke)平面单极子超宽带天线;采用开槽、地板上加“L形”枝节以及加寄生单元三种方法,对微带馈电圆缝隙超宽带天线进行阻带特性的设计;改进了微带馈电圆缝隙超宽带天线的阻抗带宽,扩展了天线的应用范围;针对U形臂双面印刷偶极子超宽带天线的结构,在天线上加入“L形”枝节设计阻带特性取得较好效果。本文中采用电磁仿真软件CST 仿真和实验相结合的方法对天线进行设计和研究,除了研究天线的阻抗带宽、方向图和增益等基本参数外,还对天线的传输函数和时域特性进行研究,以探讨天线在超宽带系统中应用的特殊要求。在超宽带天线阵列的研究方面,从理论上建立了超宽带天线阵时域基本模型,提出了天线阵要实现指定波束指向设计时的一个重要参数,即总时延。研究了均匀直线阵和均匀圆形阵在等幅同相馈电时的时域特性,为实际中超宽带天线阵的设计提供理论指导。本文设计的超宽带天线均采用平面印刷结构,天线的体积小、易于和系统集成。本文所做工作,对丰富超宽带天线理论和技术有重要的意义。 【关键词相关文档搜索】：无线电物理; 超宽带天线; 单极子; 火山烟雾形 天线; 圆缝隙天线; 阻带特性; 时域特性; 偶极子; 天线阵 【作者相关信息搜索】：兰州大学;无线电物理;张金生;高国平;
基于hfss的超宽带天线的仿真设计
基于hfss的超宽带天线的仿真设计基于HFSS的超宽带天线的仿真设计 学生姓名: 学号: 学院(系): 2014年06月 基于HFSS的超宽带天线的仿真设计摘要:超宽带通信技术以其高速率、抗多径效应和低成本等一般窄带系统无法比拟的优势成为最具竞争力和发展前景的技术之一。作为系统的重要组成部分，超宽带天线的设计引起了越来越多的关注。与传统的宽带天线相比，超宽带天线的设计更具有挑战性，这是由于天线除了需要具有超宽的工作频带(3.1GHz-10.6GHz)，还要能够保持尺寸的紧凑,价格的低廉,并且易于与平面大规模电路集成。同时，由于在超宽带频段中还存在着一些窄带通信系统是使用的频段，因此，这就要求尽量避免潜在的电磁干扰。本文主要基于HFSS仿真及分析超带宽天线。 关键词:HFSS 超宽带天线电磁干扰 1、超宽带天线的特点以及研究背景 无论是军事通信还是民用通信都对天线的宽频性提出了更高的要求，特别是UWB通信中，要求天线的带宽达3.1GHz-10.6GHz。在超宽带天线的应用中，要求天线具有尺寸小，便于集成等特性。因此，设计出能够与射频通信电路集成的平面微带天线就成为本文的主要研究目标。此外，在FCC规定的3.1GHz-10.6GHz频段中，还存在的IEEE 802.16 Wimax系统(3.3GHz-3.6GHz)、C波段卫星通信系统(3.7GHz-4.2GHz)、IEEE 802.11bWLAN/HIPERLAN系统(5.15GHz-5.825GHz)。因此，如何解决这些已经存在的系统与UWB 频段的电磁兼容问题，是本文研究的一
个重中之重。超宽带天线因为其频带特别宽，容易受到频带范围内其它窄带信号的干扰，如果窄带信号的所在的固定频率已知，那么可以用射频滤波技术来滤除这些干扰信号。假如一个超宽带接收机，同时兼有高功率的窄带系统，高功率的窄带信号就会对超宽带接收机的信号进行干扰。有时候希望把超宽带天线和具有高灵敏度的窄带接收机结合在一起，这样在一定环境里，超宽带系统就容易受到窄带接收机的干扰。有一些情况下，希望超宽带系统对需要的某个或几个窄带信号不灵敏，还有的情况就是想要滤除掉频带中的干扰信号。 在军事领域中，为了实现保密通信和清除干扰，多频段、多功能电台和宽带跳频电台被广泛的应用。跳频速率越来越高，跳频的范围也越来越广，原有的窄带天线己无法满足要求。另外，狭小的空间内分布多副天线，相互之间的干扰较为严重，并且影响通信质量。为了解决上述矛盾，最有效的解决办法就是研制高性能、宽频带、小型化天线，以减少载体上天线的数目。 在民用通信系统中，无线通信作为当今信息化社会的主要技术手段而显得尤为重要。信道容量不断扩充、传输速率不断提高、服务方式也日渐灵活。与此相对应的是通信设备日趋宽带化，台站设施也由最初的点对点或一点对多点发展到移动和全球漫游。天线作为移动通信系统的发射和接收部件，其宽带化的研究显然有着重要的现实意义。 2、天线的重要参数 2.1 辐射方向图 辐射方向图f (θ ,? ):以天线为中心，辐射功率密度随角坐标变化的特性。定向的单波束或者多波束用于点对点通信或者一点对多点通信;全向(在一个指定平面内有均匀辐射特性)波束用于广播电视等场合;赋形主波束用于卫星通信和电视覆盖特定区域的情况。在某一特定频率点上，天线的远区辐射场可以表示为: ,jkreE，，，，rkf,,,,,,,, (2-1) r