田口算法的超宽带TEM喇叭天线及阵列的优化

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。

该文提出了一种新颖超宽带微带天线。该天线由微带宽槽天线的基本结构变形而来,其结构由矩形馈电微带贴片与矩形宽槽孔贴片组成。矩形宽槽孔开在金属gnd板上,而矩形馈电贴片在介质板的另一面并在矩形宽槽孔框内偏下方。贴片与馈电线对接处采用渐变结构来达到阻抗匹配。以矩形宽槽尺寸为主构成了低频段的等效谐振电长度,而馈电贴片尺寸构成了高频段的等效谐振电长度。在各自的谐振频区上,矩形宽槽与馈电微带贴片两者相互耦合,构成两谐振电长度的天线叠合组成为一共面天线,从而拓展了天线的带宽。该文运用hfss仿真软件,根据设定尺寸进行了仿真设计,制备了两只不同频段的样品天线。仿真结果和实验结果基本一致,表明该原理设计出的天线可实现超宽带特性。

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

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.

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。

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。

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。

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。

混沌思维进化算法将混沌搜索和思维进化算法相结合,有效地解决了思维进化算法中初始种群产生的盲目随机性和冗余性以及现有搜索方式易陷入局部最优的问题。该算法与标准思维进化算法相比,能有效地避免局部收敛,具有更快的收敛速度。把混沌思维进化算法应用到八木天线的优化设计中。通过在hfss和matlab中的建模和优化设计,得出具有优良性能的天线结构,也验证了混沌思维进化算法在天线工程领域具有较高的应用价值。

抛物方程模型(pe)已经被广泛用来分析各类电波传播问题,对于初始场的求解,该模型使用固定的高斯方向图函数来拟合实际天线方向图,这与近地线天线的方向图不符并产生计算误差。文章针对这一不足,提出一种基于feko/pe的混合算法。首先利用feko对近地半菱形天线进行建模求解,计算出天线附近一定距离处的场强,然后将其离散化后作为初始场代入抛物方程进行步进计算,得到了半菱形天线的地波场场强。与其他文献求解同类问题结果相比,feko/pe算法计算精度略低,但计算简便,适合工程应用。

遗传算法应用于天线设计时,需要和电磁场的数值方法相结合。从pocklington方程出发,采用矩量法分析计算了八木天线各振子的电流分布、增益及方向图特性,以八木天线增益为目标,采用遗传算法对天线振子长度及振子间距进行了优化,得到了具有最佳增益的八木天线结构尺寸。实物测试结果表明该算法的可靠性及正确性。

新型密距折合八木天线阵列尺寸小,结构复杂,单元间强耦合,没有具体的设计公式可依等因素使其设计十分困难。为此,本文采用多目标优化遗传算法实现了折合八木天线的自动优化设计。在结合遗传算法优点的基础上,采用多目标优化遗传算法实现了对折合八木天线增益和阻抗的多目标优化设计,不仅满足设计要求,也可自动得到其对应的天线尺寸参数。通过此算法自动优化设计了一款工作在104.5mhz的三单元折合八木天线。仿真结果、实测结果均与算法优化的结果相一致,验证了本文多目标优化遗传算法的有效性和可靠性。

本文设计了一款在433mhz频段工作的宽带阵列天线。天线阵列单元采用倒置微带线的双层微带平板天线,该天线由于其一致性和易于集成的特点,是现阶段的研究热点。本文利用hfss进行天线单元的设计和仿真,并根据结果进行测试。测试表明驻波参数小于2,工作增益达到9.0dbi,驻波比和方向图的测试结果与hfss的仿真一致性很好。

针对霍夫变换进行圆检测时计算量大、耗时长等问题,提出了一种基于改进型粒子群的圆检测算法。该算法先对拍摄图像进行边缘检测获取边缘图像后,再从边缘点中随机选取1点作为初始粒子位置,通过设置最大算法迭代次数与阈值来克服粒子群算法陷入局部最优问题。以每个粒子作为一个候选圆心,采用优化策略,以粒子运动、融合更新等操作完成圆的检测。

提出了一种带双陷结构的共面波导馈电的平面超宽带天线。天线采用矩形贴片作为辐射单元,采用共面波导(cpw)进行馈电,通过在矩形贴片上开一个u形槽和在接地面上开2个对称的l形槽来实现双陷波功能。

设计一种0.35~3.80ghz频段的6db五级超宽带耦合器.耦合器前两级采用衬底型平行耦合带状线结构,后三级采用传统侧边耦合带状线结构.在带状线级联处加载容性开路膜片补偿电路,改善电路的匹配性能,降低器件的回波损耗.衬底型紧耦合结构克服了印刷电路工艺对耦合带状线线间距的限制,且不需要高分辨率的制作过程,也不会引入焊点等不连续性结构.仿真的耦合系数和实测数据有较好的一致性.

5g微带阵列天线 要求：利用介质常数为2.2，厚度为1mm，损耗角为0.0009的介质，设计 一个工作在5g的4x4的天线阵列。 评分标准： 良：带宽〈7% 优：带宽〉7%且效率大于60% 1微带辐射贴片尺寸估算 设计微带天线的第一步是选择合适的介质基板，假设介质的介电常数为r， 对于工作频率f的矩形微带天线，可以用下式设计出高效率辐射贴片的宽度w， 即为： 1 21() 2 rc w f 式中，c是光速，辐射贴片的长度一般取为/2e；这里e是介质内的导波 波长，即为： e e c f 考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长度l应为： 2 2e cll f 式中，e是有效介电常数，l是等效辐射缝隙长度。它们可以分别用下式 计算，即为： 1 211(112) 22 rr e h w (0.3)(/0.264) 0.4

. . 5g微带阵列天线 要求：利用介质常数为2.2，厚度为1mm，损耗角为0.0009的介质，设计 一个工作在5g的4x4的天线阵列。 评分标准： 良：带宽〈7% 优：带宽〉7%且效率大于60% 1微带辐射贴片尺寸估算 设计微带天线的第一步是选择合适的介质基板，假设介质的介电常数为r， 对于工作频率f的矩形微带天线，可以用下式设计出高效率辐射贴片的宽度w， 即为： 1 21() 2 rc w f 式中，c是光速，辐射贴片的长度一般取为/2e；这里e是介质内的导波 波长，即为： e e c f 考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长度l应为： 2 2e cll f 式中，e是有效介电常数，l是等效辐射缝隙长度。它们可以分别用下式 计算，即为： 1 211(112) 22 rr e h w (0.3)(/0.264)