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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 寬帶印刷型引向天線
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡介：
- 提出了一種結(jié)構(gòu)緊湊的印刷引向天線，采用平衡微帶線-槽線饋電，充分利用了空間，以減小饋電網(wǎng)絡(luò)面積和減小天線尺寸
- 詳細(xì)介紹：
- 提出了一種結(jié)構(gòu)緊湊的印刷引向天線，采用平衡微帶線-槽線饋電，充分利用了空間，以減小饋電網(wǎng)絡(luò)面積和減小天線尺寸。使用電磁仿真軟件CST Microwave Studio?對天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并根據(jù)仿真結(jié)果對天線的寬帶特性和定向輻射特性進(jìn)行了解釋。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該天線在1.8-3.5GHz的頻帶內(nèi)反射系數(shù)低于-10dB，相對帶寬達(dá)到了64.2%（比帶寬為1.94:1）。在工作頻段內(nèi)增益為4.5-6.8dBi，天線總體尺寸低于0.34λ0×0.58λ0，其簡單結(jié)構(gòu)、較小尺寸和寬頻帶可以用于PCS/UMTS/WLAN/WiMAX等多個(gè)領(lǐng)域。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本文設(shè)計(jì)的印刷型引向天線通過準(zhǔn)微帶線-平衡微帶線-槽線的饋電結(jié)構(gòu)，使得八木天線的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)饋電結(jié)構(gòu)也充當(dāng)了八木天線的反射器，諸多巧妙的設(shè)計(jì)使得具有寬頻帶、高增益、小型化和定向輻射強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)天線易于組成陣列，能夠覆蓋PCS/UMTS/WLAN/WiMAX等領(lǐng)域，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1.提出的八木天線帶寬較寬。 2.采用新型的準(zhǔn)微帶線-平衡微帶線-槽線的饋電結(jié)構(gòu)，有效減小天線尺寸，天線測試性能優(yōu)越。 3.提出的八木天線具有較高增益，并且可以通過組合陣列和增加引向器的方式有效地提高增益。 4.采用了電磁仿真軟件CST對天線的表面電流進(jìn)行仿真研究，解釋了天線寬頻帶阻抗特性和定向輻射特性。 5.提出的八木天線采用印刷電路板形式，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，利于集成。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本課題所設(shè)計(jì)的引向天線體積小，重量輕，具有較高增益，非常適用于基站發(fā)射系統(tǒng)，解決了基站發(fā)射天線體積大，架設(shè)困難的問題。同時(shí)，天線的帶寬較寬，能夠覆蓋多個(gè)領(lǐng)域的頻段，這樣可以使用一個(gè)天線享受多個(gè)頻段的服務(wù)，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 提出了一種結(jié)構(gòu)緊湊的印刷引向天線，采用平衡微帶線-槽線饋電，充分利用了空間，以減小饋電網(wǎng)絡(luò)面積和減小天線尺寸。使用電磁仿真軟件CST Microwave Studio?對天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并根據(jù)仿真結(jié)果對天線的寬帶特性和定向輻射特性進(jìn)行了解釋。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該天線在1.8-3.5GHz的頻帶內(nèi)反射系數(shù)低于-10dB，相對帶寬達(dá)到了64.2%（比帶寬為1.94:1）。在工作頻段內(nèi)增益為4.5-6.8dBi，天線總體尺寸低于0.34λ0×0.58λ0，其簡單結(jié)構(gòu)、較小尺寸和寬頻帶可以用于PCS/UMTS/WLAN/WiMAX等多個(gè)領(lǐng)域。
獲獎(jiǎng)情況
- 論文“Research on a Novel Yagi-Uda Antenna Fed by Balanced Microstrip Line”發(fā)表在2011 China-Japan Joint Microwave Conference(EI檢索會(huì)議)； 論文“Printed Direct-Antenna with Skirted Active Dipole”發(fā)表在2011 年智能控制與信息技術(shù)國際學(xué)術(shù)研討會(huì)(ISTP和EI檢索)； 論文“A Novel Yagi Antenna Fed by Balanced Microstrip”投稿至IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters(SCI源刊)。
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 [J]. Electronics Lett, 1998, 34(23): 2194-2196 [2] Anatoliy O. Boryssenko, Jun Liao, Juan Zeng, Shengling Deng, Valencia M. Joyner and Z. Rena Huang. Radio-Optical Dual-Mode Communication Modules Integrated With Planar Antennas. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, VOL. 58, NO. 2, FEBRUARY 2010，403-410 [3] Frank Weinmann. Design, Optimization, and Validation of a Planar Nine-Element Quasi-Yagi Antenna Array for X-Band Applications. IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol. 50, No. 1, February 2008. 141-148 [4] Noriaki Kaneda, W. R. Deal, Yongxi Qian, Rod Waterhouse, and Tatsuo Itoh. A Broad-Band Planar Quasi-Yagi Antenna. IEEE Transactions on Antennas and propagation, VOL. 50, NO. 8, August 2002. 1158-1160
同類課題研究水平概述
- 引向天線也叫做八木天線，是一種結(jié)構(gòu)簡單的定向天線，自20世紀(jì)20年代被日本東北大學(xué)的八木秀次和宇田太郎發(fā)明以來，在通信和雷達(dá)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。該天線的特點(diǎn)是：由1個(gè)有源振子、1-2個(gè)反射器和若干個(gè)引向器構(gòu)成，引向器的數(shù)目決定了天線的增益大小。早期八木天線的有源振子為金屬圓柱形振子或者折合振子，通過同軸線進(jìn)行饋電，重量往往較大。隨著印刷電路技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了印刷電路板形式的準(zhǔn)八木天線，這種引向天線通常將饋電網(wǎng)絡(luò)、有源振子和引向器印刷在一塊電路板上，饋電網(wǎng)絡(luò)同時(shí)充當(dāng)反射器，可以用同軸線單獨(dú)饋電，也可以集成到電路中。目前印刷形式的引向天線主要包括以下幾種：(1) Qian提出的雙面印刷的微帶線饋電的準(zhǔn)八木天線[1]，該型天線提出較早，研究得也最為深入，已經(jīng)出現(xiàn)了各種變形形式，主要是變化有源振子的形式，如印刷折合振子[2]、異形寬帶振子[3,4]等，為了提高這種天線的增益，可以提高引向器的數(shù)目[5,6]或者將其組成陣列[7,8]；(2) T. Kouzaki等人提出的雙面印刷的平衡微帶線饋電的引向天線[9]，該型天線是將文獻(xiàn)[10]提出的印刷對稱振子附加一個(gè)引向器而得到，具有較寬的帶寬；(3) Kyungmin Kim等人提出的雙面印刷的SIW饋電的引向天線[11]，該天線將集成介質(zhì)波導(dǎo)(SIW)[12]這種饋線引入到了定向天線設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了較寬頻帶的平衡饋電，但是饋電結(jié)構(gòu)尺寸較大；(4) 王瀟牧等人提出的單面印刷的共面波導(dǎo)饋電的引向天線[13]，該天線引入了一個(gè)匹配枝節(jié)以展寬帶寬，并且通過仿真研究獲得了較高的增益，但是沒有考慮到平衡饋電的問題；(5) V. Deepu等人提出的單面印刷的槽線饋電的引向天線[14]，該天線通過改變引向器中心點(diǎn)的位置，使之偏離了天線的主輻射方向以展寬帶寬，同樣也沒有考慮到平衡饋電問題。
