改进型微带贴片八木天线设计

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。

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。

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.

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。

微带准八木天线已经在一个很宽的频带内表现出很好的性能。文章介绍了一种中心频率为3gh的微带准八木天线,这种天线的辐射性能非常好,其前后比大于18db,交叉极化电平小于-18db,这些性能都已经通过fdtd仿真得到验证。

在密距天线原理、折合振子技术和遗传算法电磁领域的应用研究基础上,利用遗传算法对融合了折合振子与八木天线技术的新型八木天线结构——双折合八木天线进行了多目标优化,找到了一条切实可行的八木天线小型化途径。理论和仿真证明,4单元双折合八木天线单元间距和振子长度都得到了有效减小,同时超短间距天线普遍存在的失配和效率问题得到了解决,获得了较为理想的增益和输入阻抗。

介绍了应用密距原理设计的密距八木天线,采用t形匹配天线来代替传统的用于激励器的折合振子和用于反射器及引向器的半波偶极子,通过减小t形匹配天线之间的距离来实现天线的小型化设计。以中心频率为500mhz密距八木天线为例,说明了天线的设计过程,设计结果表明,该天线具有较为理想的技术指标,同时,相对于传统的八木天线,该设计使天线尺寸明显减小。

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。

南开大学 本科生毕业论文 中文题目：贴片天线的设计 英文题目：thedesignofpatchantenna 学号： 姓名： 年级： 专业：电子信息科学与技术 系别：电子科学系 指导教师： 完成日期： 南开大学滨海学院毕业论文诚信声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目《贴片天线的 设计》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成 果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式注明。除此之外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的作品成果。本人完全意识到本声明的法律结果。 毕业论文作者签名： 电子信息科学与技术专业本科生毕业论文 i 摘要 本文是以贴片天线为研究对象。现代天线领域中，贴片天线扮演了一个很重 要的角色。因为它具有结构简单，成本低廉，便于制造等特点。本文首先介绍了 天线的由来和一些相

提出了一种采用二维电磁带隙结构地板为反射器的微带八木天线。对所构造电磁带隙结构的电磁传输特性进行了研究,通过hfss仿真和优化,使所设计天线的谐振频率落在电磁带隙地板阻带范围之内,有效地提高了天线的增益和阻抗带宽。实测结果表明,在2.3～2.75ghz频率范围,所设计天线的回波损耗s11≤-10db,其阻抗相对带宽为18%,最大辐射方向增益达10.1dbi,而相同结构但采用普通金属地板为反射器的对比天线,其阻抗相对带宽为12%,增益为8dbi。研究结论对平面、高增益天线的设计具有很好的参考价值。

设计了一副中心频率为2ghz的四分之一波长u型贴片天线。采用u型槽加载减小了探针电感,使天线实现双谐振工作,通过将双频比调整到接近为1以展宽天线的工作频带,设计出的天线的带宽达49%(vswr<2)。利用短路墙加载技术,使天线的尺寸在四分之一波长左右,减小了天线尺寸,天线的尺寸仅为29.5mm×40mm×12mm。实际制作了该天线,测试结果与理论分析基本吻合,验证了设计的正确性。该天线结构简单,便于设计以及加工制作,同时方便集成于移动通信设备中。

接地板开槽可以改变微带天线的辐射特性及阻抗特性,在微带贴片天线的频带展宽中已有所应用。该文给出了微带贴片天线散射特性的矩量法求解过程,并分析了接地板开槽对天线雷达截面(rcs)的影响。与短路针加载相结合,给出了一种接地板开槽形式。结果表明,据此设计的微带贴片天线在较宽频带内实现了rcs的减缩,同时天线的辐射性能保持良好,对天线的隐身有一定的借鉴作用。

采用双种群遗传算法(dpga)结合时域有限差分法(fdtd)优化八木天线的单元间距和长度,以实现更优方向图。dpga由全局与局部两个种群分工协作完成进化任务,可对每个种群选取不同的目标函数、适应度评价指标和遗传运算方法。在dpga优化过程中fdtd的任务是对每一个进化出的天线设计进行性能评估。通过优化两种八木天线结构,得到了较文献中更优的结果,证明此方法的可行性。

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。

我校电工电子实验教学中心为适应课程改革需要,历时3个月自研完成用于满足业余无线电通信、无线电测向课程实验教学需要的hf多波段八木天线塔,建立天线塔管理和使用制度及定期检查、保养和维护措施,融入自研设备优势资源,形成实验指导书、自制设备开发总结报告。通过自研设备建设,促进学校获批建设"业余卫星通信监测站",成为全国业余卫星监测站网成员,提高了学校实验室建设特色,适应实验教学课程改革、创新发展要求,广泛满足大学生科技创新、实践的多种需求,促进高素质创新型人才培养,提升了学校的社会声誉。

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.

设计了一种用于pcs和imt-2000频段的双u形结构的微带贴片天线,提出了一种新的方法,用同轴馈电的不是传统平行的双u形矩形微带贴片,其优点也是可以增加输入阻抗带宽。天线使用合适的尺寸,可以使u形缝天线在1710~2170mhz频段内高达23.7%的相对带宽(vswr<2)。使用商业软件hfss10得到天线的回波损耗和方向图仿真结果。

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。

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.

八木天线的设计实践

采用微带贴片天线与印刷四臂螺旋天线相组合的方式,完成铱星通信和北斗定位通信的功能,通过特殊机械结构的设计,实现二者电气性能的互补优化。

在对传统八木天线分析的基础上,为提高天线使用的灵活性和工作带宽,设计了1种以2.4ghz为中心工作频率的参数可变的18单元八木天线。设计过程中利用vb软件设计了一款天线计算器,便于天线尺寸参数的计算和优化调整,使用hfss软件搭建天线的模型,并对其中1种参数方案进行仿真优化。制作的天线利用pna3621网络分析仪进行了测试。测量结果表明:在2.3～2.5ghz频率范围内,天线方向图较好,与仿真结果较为吻合,天线输入端电压驻波比和回波损耗较为理想。