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基本信息
- 項目名稱：
- 具有復(fù)合型拋物線邊界反射器的寬帶高增益引向天線
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡介：
- 具有復(fù)合型拋物線邊界長反射器的印刷寬帶高增益引向天線，該天線具有低剖面、帶寬寬、增益高，饋電簡單等特點。該天線可以在2.12-3.37GHz的頻率范圍內(nèi)滿足反射系數(shù)低于-10dB，在該頻率范圍內(nèi)的增益為4.0-5.4dBi，較為穩(wěn)定，其尺寸僅為110mm×50mm，可以應(yīng)用于WLAN領(lǐng)域。
- 詳細(xì)介紹：
- 提出了一種具有復(fù)合型拋物線邊界長反射器的印刷寬帶高增益引向天線，該天線具有低剖面、帶寬寬、增益高，饋電簡單等特點。使用CST Microwave Studio?軟件分析了天線金屬表面電流，通過對天線的金屬輻射體上的表面電流的分析，建立了與天線輻射特性等效的對稱振子陣列模型，解釋了天線的輻射原理?？梢酝ㄟ^控制反射器邊界形狀和長度的方式對天線的增益進(jìn)行改善。根據(jù)仿真分析結(jié)果制作了天線樣機進(jìn)行了測試，該天線可以在2.12-3.37GHz的頻率范圍內(nèi)滿足反射系數(shù)低于-10dB，在該頻率范圍內(nèi)的增益為4.0-5.4dBi，較為穩(wěn)定，其尺寸僅為110mm×50mm，可以應(yīng)用于WLAN領(lǐng)域。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 為了展寬八木天線的帶寬并提高其增益，采用了具有復(fù)合型拋物線邊界的反射器，利用CST軟件對天線的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計與優(yōu)化，最終得到了最佳指標(biāo)的天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)，根據(jù)該參數(shù)結(jié)合CST的仿真結(jié)果對天線的電性能進(jìn)行了解釋，提出等效的輻射模型。最后制作了天線的樣機進(jìn)行測試，用實驗結(jié)果驗證仿真思路和模型的正確。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處
- （1） 首次提出了微帶-平衡微帶線饋電且具有復(fù)合型拋物線反射器的八木天線，該天線具有40%以上的帶寬和較高的增益； （2） 提出了天線的等效對稱振子陣列模型，可以很好地解釋天線的輻射特性； （3） 提出的天線在結(jié)構(gòu)尺寸、帶寬和增益三個指標(biāo)均得到了良好的結(jié)果，優(yōu)于文獻(xiàn)中提出的傳統(tǒng)八木天線。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 提出了一種具有復(fù)合型拋物線邊界長反射器的印刷寬帶高增益引向天線，該天線具有低剖面、帶寬寬、增益高，饋電簡單等特點。該天線可以在2.12-3.37GHz的頻率范圍內(nèi)滿足反射系數(shù)低于-10dB，在該頻率范圍內(nèi)的增益為4.0-5.4dBi，較為穩(wěn)定，其尺寸僅為110mm×50mm，可以應(yīng)用于WLAN領(lǐng)域。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 提出了一種具有復(fù)合型拋物線邊界長反射器的印刷寬帶高增益引向天線，該天線具有低剖面、帶寬寬、增益高，饋電簡單等特點。使用CST Microwave Studio?軟件分析了天線金屬表面電流，通過對天線的金屬輻射體上的表面電流的分析，建立了與天線輻射特性等效的對稱振子陣列模型，解釋了天線的輻射原理。可以通過控制反射器邊界形狀和長度的方式對天線的增益進(jìn)行改善。根據(jù)仿真分析結(jié)果制作了天線樣機進(jìn)行了測試，該天線可以在2.12-3.37GHz的頻率范圍內(nèi)滿足反射系數(shù)低于-10dB，在該頻率范圍內(nèi)的增益為4.0-5.4dBi，較為穩(wěn)定，其尺寸僅為110mm×50mm，可以應(yīng)用于WLAN領(lǐng)域。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- [1]Qian Y, Deal W R, Kaneda N, et al. Microstrip fed Qusai-Yagi antenna with broadband characteristics. Electronics Lett, 1998, 34(23): 2194-2196 [2]Kyungmin Kim, Jindo Byun and Hai-Young Lee. “Substrate Integrate Waveguide Quasi Yagi antenna using SIW-to-CPS Transition for Low Mutual Coupling,” IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI), 2010:1-4. [3]T. Kouzaki, K. Kimoto, S. Kubota, A. Toya, N. Sasaki, T. Kikkawa. “Quasi Yagi-Uda Antenna Array for Detecting Targets in a Dielectric Substrate,” ICUWB 2009 (September 9-11, 2009), 759~762. [4]Huey-Ru Chuang, and Liang-Chen Kuo. 3-D FDTD Design Analysis of a 2.4-GHz Polarization-Diversity Printed Dipole Antenna with Integrated Balun and Polarization-Switching Circuit for WLAN and Wireless Communication Applications. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, VOL. 51, NO. 2, FEBRUARY 2003，374-381
同類課題研究水平概述
- 引向天線又稱為八木天線，由日本東北大學(xué)的八木秀次和宇田太郎于1928年發(fā)明，自從問世以來，由于其具有簡單的結(jié)構(gòu)以及較高的增益，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于無線電通信以及雷達(dá)系統(tǒng)中。這種天線的結(jié)構(gòu)一般是由一副有源振子（通常為半波振子）、1個反射器和若干個引向器組成，典型的結(jié)構(gòu)為圓柱形振子結(jié)構(gòu)。隨著對該天線研究的深入，先后出現(xiàn)了有源振子為折合振子、扇形振子、圓錐振子等形式的引向天線，反射器也出現(xiàn)了角反射器和拋物面反射器等形式。隨著印刷電路技術(shù)的發(fā)展，由Qian等人首先提出了印刷電路形式的準(zhǔn)八木天線，這類天線一般是將反射器和饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一體化設(shè)計，集成饋電線的地板就是引向天線的反射器，如文獻(xiàn)【1】的微帶線饋電網(wǎng)絡(luò)，這是一種典型的印刷型準(zhǔn)八木天線，它的饋電網(wǎng)絡(luò)包含了平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（BALUN）和阻抗變換器，這種八木天線的增益可以通過增加引向器的數(shù)目和組成陣列實現(xiàn)。文獻(xiàn)【2】設(shè)計了一種介質(zhì)集成波導(dǎo)饋電的八木天線，也是通過饋電結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了平衡和匹配的問題。文獻(xiàn)【3】在平衡微帶線饋電的對稱振子天線【4】的基礎(chǔ)上設(shè)計了一種八木天線，實現(xiàn)了平衡饋電，沒有引入反射器。文獻(xiàn)【5】提出了一種槽線饋電的單面印刷八木天線，通過控制引向器的位置實現(xiàn)了較寬的帶寬。文獻(xiàn)【6】仿真研究了一種印刷型的拋物線形反射器的定向輻射天線，實現(xiàn)了高增益，但是帶寬較窄。 上述天線單元的特點是，具有較寬阻抗帶寬的同時結(jié)構(gòu)尺寸較大，尤其是饋電結(jié)構(gòu)的尺寸較大。具有較高增益的天線的帶寬卻又較窄。需要在天線的尺寸、帶寬和增益三者之間實現(xiàn)平衡。本文提出一種具有復(fù)合型拋物線邊界反射器的引向天線，通過對反射器的設(shè)計，以實現(xiàn)天線增益的提高，通過引入微帶-平衡微帶線的饋電結(jié)構(gòu)實現(xiàn)天線的寬頻帶。最終設(shè)計出一種具有較高增益、較寬帶寬和較小尺寸的引向天線單元。在文中首先通過CST Microwave Studio?軟件對天線的表面電流進(jìn)行了仿真分析，在此基礎(chǔ)上建立了天線的等效對稱振子陣列的模型，通過分析該模型對所設(shè)計的天線的工作原理進(jìn)行了解釋。
