宽频段干涉仪测向天线设计

高增益微带八木天线的设计

高增益微带八木天线的设计

高增益微带八木天线的设计 【摘要】本文基于八木天线的结构设计并制作了一个准八木高增益微带天线，利用电磁仿真软件CST进行仿真设计。通过增加引向器的个数来增加增益随着引向器的增加，增益由4.15dBi增加到8.2dBi；通过增加x方向的单元数，压缩E 面的方向性进而提高增益，其增益由8.2dBi提高到12.7dBi。最终设计出一款工作于5.8GHz，增益约为12.7dBi，前后比为26dB的天线，实测与仿真结果基本吻合。 1、微带八木天线的设计原理 随着微波技术的发展，微带准八木天线由于其结构简单易于加工实现而成为国内外的一个研究热点。微带准八木天线的工作原理如图，采用180°相位差的微带传输线作为馈线，馈入八木天线的两臂的信号刚好等幅反向。八木天线可看作是端射式行波天线，其波瓣图可近似为间距λ/4，相位递减90°的电源端射阵。在微带八木中要实现输入端的阻抗匹配很关键，2单元6元阵子在馈电微带的阻抗匹配计算如图1所示 图1 阻抗匹配计算 八木天线的地板作为反射器，馈电后的主阵子向空间辐射电磁波，同时引向阵子由于耦合作用产生了感应电流，也向外辐射电磁波，引向器和反射器的相互作用能将有源振子辐射的能量集中到主辐射方向。引向器的数目在一定的范围内越多，方向性越强，增益就越高。有源振子的长度一般取半波长，通过调整阵子间的间距以及无源振子的长度，可以改变无源振子上产生的交变感应电流的相位和幅度，使得电磁场在主方向上叠加，从而达到增强天线辐射方向性的目的，进而提高天线的增益和辐射效率。不同数量引向阵子对应增益增量如表1所示。 表1 不同单元八木天线的增益值

宽频带双层微带天线

采用ANFSOFT HFSS对宽频带双层微带天线设计与仿真 石磊 北京理工大学微波通讯实验室 100081 摘要：天线作为通讯试验箱前段的重要组成部分，他承担着发射信号和接收的回波信号的任务。微带天线由于其本身的特点（如结构简单、低刨面、小型化、可以与飞行器表面共形安装而不影响飞行器的空气动力性能和占用飞行器内仓空间，天线可以与微带电路集成在一起，工业制造简单，价格低廉等优点）而得到了广泛的应用。但是对于微带天线来说，最严重的缺陷是单个贴片天的带宽太窄，与阵子天线、缝隙天线、波导开口喇叭天线等工作带宽一般在15%----50%相比，微带单贴片的天线带宽只能有百分之几。因此，最近微带天线大量的研究是关于微带天线的频带展宽技术。 关键字：双层微带天线 ，ANSOFT HFSS， 宽频带 1．天线形式的选择 选择双层微带天线原因 a.作为微带天线，它具有微带天线体积小、轻便易于集成和便于批量生产等特点。 b.根据设计要求的指标，采取了具有较宽的带宽的双层微带天线的结构。 2．天线的技术指标 由于天线作为两个近距离试验箱体上的辐射器，所以对其性能指标的要求不慎严格： * 工作频率：2.2G * 驻波比<1.5（带内） *相对带宽>10% * 极化：线极化 * 体积不能过大 3．天线结构的分析 微带天线的频带可以从以下三个方面的带宽来描述：阻带带宽、方向图带宽和极化带宽。一般来说阻带带宽是天线带宽的主要因素。通过对微带天线的分析知道，要展宽微带天线的的频带，可以采取以下几种方法：1）增加微代介质的厚度；2）降低微代介质的介电常数；3）采用有耗介质；4）对馈点电路采用宽带阻抗匹配（如阻抗匹配电路或采用开缝耦合对天线馈点）；5）采用对贴片谐振。前三种办法的效果比较小，而且第三种方法是以天线增益的降低为代价的；第四种方法需要设计宽带匹配电路，但电路结构复杂，制作难度大，因此我们采用第五种方法。该方法是利用多贴片耦合的方式，使每个贴片天线的谐振中心频率各不相同，而各谐振带宽又相互交叉，使整个天线的总体带宽展宽，如图1所示就像电路中采用的多级放大器展宽频带的方法类似。每个贴片均采用矩形结 幅 度 图1 微带天线的多级谐振占宽频带 构，根据矩形天线的理论，单个矩形微带贴片天线的长度近似为1/2个波导波长，因此，单个贴片的谐振中心频率可以按：

一种宽频带微带天线的设计

一种宽频带微带天线的设计Ξ 　徐　勤　ΞΞ (南京船舶雷达研究所,江苏南京210003) 摘　要:介绍了宽频带渐变式微带缝隙天线的工作原理、设计参数及其对电性能的影响,设计了一种结构简单的天线形式,给出了该天线工作于S、C频段的结构尺寸以及VSWR、辐射方向图的仿真和测试数据曲线,两者之间有很好的一致性,并对影响天线性能的关键参数进行了误差计算。结果表明:在加工精度可达到的范围内,对天线性能的影响不大。该天线可应用于宽频带单极化、双极化阵列天线单元或反射面天线馈源。 关键词:雷微带天线;宽频带;馈源;阵列单元 中图分类号:TN822.8　文献标识码:A　文章编号:100920401(2004)022******* A design of broadband microstrip antenna X U Qi n (N anji ng M ari ne Radar Instit ute,CS IC,N anj ng210003,Chi na) Abstract:The operating principle and designing parameters of the broadband microstrip slot antenna and its influence to the electrical property are proposed in this paper.A simple form of antenna is de2 signed.The scantling of structure,VSWR,the simulation of the radiation pattern and testing data curve of the antenna operating on S and C bands with a consistency between them.An error calcu2 lating to the key parameter influencing the antenna performance is carried through.The results show that the accessible machining precision range will take little influence on the antenna perfor2 mance.The antenna is applicable to the array antenna element with broadband single polarization and dual polarization or antenna feed source with reflecting surface. K ey w ords:microstrip antenna;broadband;feed source;array element 1　引　言 通常,天线工作的最高频率与最低频率之比大于2,就属于宽频带天线;两者之比大于10,则被认为是超宽频带天线。超宽频带天线的设计是未来天线设计的发展方向之一。本文设计的宽频带渐变式微带缝隙天线,最早的形式是由P.J.G ibson、Prasad和Mahapa2 tra在1979年几乎同时提出的,它由一段一端很窄另一端按指数式、V型张开或常数未张开的槽线构成,一般分别称其为Vivaldi天线、L TSA天线或CWSA天线。通常采用双面敷铜介质基片制造,微带线印刷在介质基片的一面作为馈电,指数式、V型张开或常数开口的槽线印刷在介质基片的反面,其作用相当于微带馈电线与自由空间之间的阻抗变换网络。槽线的窄端区域决定了高频端的辐射,而张开的口径区域则决定了低频端的辐射。虽然它们的结构形式不完全相同,但工作原理及辐射的本质是一样的,如图1所示,为其典型的结构示意图。 该类天线的辐射情况与微带贴片、微带振子等不同,它属于端射式行波天线,依赖的是表面波传输,至端口辐射。由于表面波的相速一般低于光速,故渐变式微带缝隙天线属于一种慢波结构。对于沿传输路径表面波相速不变的行波天线,存在一个最佳的相速比,它能导致天线获得最大的方向性和更高的增益。但该类天线由于缝隙的渐变式张开,其传输相速是变化的,从而方向性降低,副瓣电平也降低。在与介质基片平 Ξ Ξ Ξ作者简介:徐勤(1962-),男,江西临川人,南京船舶雷达研究所高级工程师,从事舰戴雷达天线设计。 收稿日期:2004201212

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

一种新型的宽频带双极化基站天线_黄聪

参考文献 [1]YD/T 1108-2001. CDMA数字蜂窝移动通信网无线 同步双模（GPS/GLONASS）接收机性能要求及与基站间接口技术规范[S]. [2]YD/T 1030-1999. 800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网空中接口技术要求[S]. [3]广嘉电子. 北斗一号授时技术及在电力系统中的应用[J]. 基础电子,2008(5). [4]杜雪涛,李楠,刘杰. 北斗与GPS双授时在TD-SCDMA中的应用[J]. 电信工程技术与标准化, 2007(7). [5]潘巍,常江,张北江. 北斗一号定位系统介绍及其应用分析[J]. 数字通信世界,2009(9). ★ 【作者简介】 陆晓东：硕士毕业于北京邮电大学电信工程学院通信与信息系统专业，现为中国电信股份有限公司北京研究院副主任工程师，长期从事电信行业咨询、3G无线网络规划与优化领域研究。曾发表多篇论文，合著有《CDMA2000无线网络规划优化技术》一书。 【摘 要】文章首先提出了一种适用于基站天线的新型宽频带双极化偶极子天线单元，并利用HFSS对天线单元的电性能进行了仿真。随后，利用该天线单元组成了一个4单元的基站线阵，并对阵列的反射底板和侧板进行了适当的设计与优化，最后也进行了仿真。 【关键词】基站天线 宽频带双极化天线 Г形微带馈线 天线阵列 HFSS 收稿日期：2010-08-13一种新型的宽频带双极化基站天线 黄 聪 薛锋章 华南理工大学电子与信息学院 1 引言 由于无线应用业务的迅速扩展以及手机用户数量的爆发性增长，社会对宽带无线通信的需求也日趋增长。而宽频带基站天线作为宽带无线通信系统一个必不可少 的前端部件，在某些情况下更希望它能够实现极化分集的效果，尤其是在一些先进的无线通信系统当中[1]。 正因为如此，近年来，宽频带、双极化、小型化天线日益受到人们的青睐。正如文献[1]所指出的，宽频带天线也相应地由单极子圆盘天线向宽频带双极化天线演 进。不少文献已提出了一些宽频带天线的设计，例如圆

八木天线470MHZ

一、设计说明：作为电磁换能元件，天线在整个无线电通信系统中位置十分重要，质量好坏直接影响着收发信距离的远近和通联效果，可以说没有了天线也就没有了无线电通信。作为一款经典的定向天线，八木天线在HF、VHF以及UHF波段应用十分广泛，它全称为“八木／宇田天线”，英文名Y AGI，是由上世纪二十年代日本东北帝国大学的电机工程学教授八木秀次，在与他的学生宇田新太郎研究短波束时发明的。相对于基本的半波对称振子或者折合振子天线，八木天线增益高、方向性强、抗干扰、作用距离远，并且构造简单、材料易得、价格低廉、挡风面小、轻巧牢固、架设方便。通常八木天线由一个激励振子（也称主振子）、一个反射振子（又称反射器）和若干个引向振子（又称引向器）组成，相比之下反射器最长，位于紧邻主振子的一侧，引向器都较短，并悉数位于主振子的另一侧，全部振子加起来的数目即为天线的单元数，譬如一副五单元的八木天线就包括一个主振子、一个反射器和三个引向器，结构如图1所示。主振子直接与馈电系统相连，属于有源振子，反射器和引向器都属无源振子，所有振子均处于同一个平面内，并按照一定间距平行固定在一根横贯各振子中心的金属横梁上。 二、系统规划传输方式：单向传输节目源：本系统电视节目包括无线电视和自办节目（一套）等。无线电视无线电视无线电视无线电视：：：：通过八木天线接收到的信号送到电视机，收看电视机节目。示意图如下（图一）： 三、技术参数天线的性能直接影响电视机收看电视节目的质量重要因素，主要的技术参数有输入阻抗、工作频率、天线增益及方向性等。A．输入阻抗在谐振状态，天线如同一只电阻接在馈线端。常用馈线阻抗为50 ，如果天线输入阻抗也是50 ，那就达到了“匹配”，就能将天上的信号全部接收下来，所以在制作天线的时候一定要注意阻抗匹配的问题。二分之一波长偶极天线的输入阻抗约为67 ，二分之一波长折合振子的输入阻抗则高于前者4倍，当加了引向器、反射器后，阻抗关系就变得复杂起来了，总的来说八木比仅有基本振子的阻抗要低很多，且八木各单元间距大则阻抗高，反之阻抗变低，同时天线效率降低。有资料介绍，引向器与主振子间距0.15波长时阻抗最低，0.2-0.25时阻抗高，效率提高。这

一种新颖的超宽带楔形微带准喇叭天线设计

2007 年 2 月JOURNAL OF CIRCUITS AND SYSTEMS February, 2007 文章编号：1007-0249 (2007) 01-0143-04 一种新颖的超宽带楔形微带准喇叭天线设计* 李育红1,2，杨程1，周正1 （1. 北京邮电大学无线网络实验室，北京 100876；2. 北京工商大学信息工程学院，北京 100037） 摘要：近年来，超宽带（UWB）无线通信技术的发展日益引起人们的关注和兴趣，超宽带天线设计是一个具有挑战性的课题。本文提出一种新颖的超宽带楔形微带准喇叭天线设计，通过合理设计辐射贴片和介质基板的尺寸及形状，有效地展宽了天线带宽。仿真结果显示其VSWR<2的频带范围较大，而且随着频率的增加，天线的增益有增大的趋势。此外，这种天线成本较低廉，比较容易制作。 关键词：超宽带（UWB）；微带天线；辐射方向图；驻波比 中图分类号：TN822 文献标识码：A 1 引言 超宽带（ultra-wideband：UWB）无线通信技术以其超高速、超大容量、低成本、低功耗、低系统复杂度、保密性好、抗多径衰落、节省频谱资源、能提供厘米级定位精度等诸多优点，特别适用于室内等密集多径场所的高速无线接入及军事通信应用，成为近年来迅速发展起来的新一代短距离无线通信系统的最强有力的候选技术。而天线在UWB无线通信系统中起着关键作用，天线设计更是一个具有挑战性的课题。传统天线不适合传输UWB信号及便携应用[1]，某些天线是色散的，如对数周期天线，不具备适合UWB信号传输所应具有的良好的冲激脉冲特性，因为从天线的不同部分辐射不同的频率成分；某些天线，如UWB的环形天线，具有较好的辐射波形，但反射大而且匹配较差；其它天线，如蝴蝶结天线虽然用阻抗负载获得了良好的匹配和较大的阻抗带宽，但辐射效率又太低。 满足UWB设计的天线应该具有大带宽、高辐射效率、低功耗、易制作并且对于UWB信号的激励响应是稳定的。目前被H.G.Schantz等人[2~4]报道的较成功的UWB天线设计有：微带三角形偶极天线、微带圆形或椭圆形偶极天线、磁性缝隙天线及环形天线[5]等。 本文设计的新颖的超宽带楔形微带准喇叭天线做为一种有益的探索和尝试,为超宽带天线的设计及微带天线的应用提供了一种新的思路。通过合理地设计介质基板及辐射贴片的形状，有效地展宽了天线带宽，在天线输入端口不需要任何阻抗变换器,匹配良好，增益从 2.8GHz的7dBi到14GHz的17dBi，且具有较好的辐射方向图，易制作，成本低廉。 2 微带天线概述 微带天线的概念早在1953年就已经被提出来了，但当时并未引起工程上的足够重视。在五十年代和六十年代也只有一些零星的研究，真正的发展和推向实用是在70年代中期以后。由于微波集成技术的发展以及各种低耗介质材料的出现，微带天线的制作得到了工艺保证；而空间技术的发展，又迫切需要低剖面的天线元。1970年出现了第一批实用的微带天线。这以后微带天线的研究有了迅猛的发展，新形式和新性能的微带天线不断涌现，发表了大量学术论文和研究报告，召开了专题会议和出版专集。这些都表明微带天线以其重量轻、体积小、低成本、低剖面、易集成等显著优点已经成为天线研究中的一个重要课题[6]，受到了人们的广泛关注，吸引国内外广大学者研究和探讨。甚至在微带天线处于其幼年时期就已经有许多成功和不同的应用，对于大多数的应用，它都可以取代常规的天线，实际设计中已经有的重要系统中使用微带天线的有：卫星通信、卫星导航接收机、导弹遥测、武器信管、指 * 收稿日期：2004-04-06 修订日期：2004-12-14 基金项目：国家863计划项目（2003AA123240）；国家自然科学基金项目（60372097）；教育部科学技术研究重点项目（03035）

一种超宽频带双圆锥全向天线的设计

一种超宽频带双圆锥全向天线的设计3 汪　漪,徐　勤,吴志峰33 (南京船舶雷达研究所,江苏南京210003) 摘　要:介绍了一种可工作于0.8～16GHz的超宽带双圆锥全向天线的工作原理、设计参数及其对电性能的影响,给出了该天线工作于X波段的具体结构尺寸以及VS WR、辐射方向图的仿真和测试数据曲线,以及此天线在0.8～16GHz范围内的VS WR的测试数据曲线,并提出了一些设计此天线的关键点。结果表明,此天线具有频带宽、全向均匀性好、增益大、结构简单等优点,可广泛应用于高低功率的雷达、通讯中的全向天线。 关键词:雷达;双圆锥全向天线;X波段 中图分类号:T N823.15　文献标识码:A　文章编号:1009-0401(2005)01-0025-03 Design of an ultra2wideband biconical o mni2directi onal antenna WAN G Yi,XU Q ing,WU Zhi2feng (N anjing M arine R ada r Institu te,N an jing210003,China) Abstract:The operating p rinci p le of an ultra2wideband biconical omni2directi onal antenna operating within0.8～16GHz is p resented in this paper.And its design para meters and influence on the electri2 cal p r operties are als o p r oposed.The structural size of the antenna operating at X2band and the si m ula2 ti on and test data curves of the VS WR and the radiati on pattern are p resented.The test data curve of the VS WR of the antenna operating within0.8～16GHz are als o p resented,and s ome key points of an2 tenna design are given.The results show that this antenna possesses the advantages of wide2band,good omni2directi onal unifor m ity,high gain and si m p le structure,and may be widely app lied in the omni2di2 recti onal antennas of high/l ow power radars and communicati ons. Key words:radar;biconical omni2directi onal antenna;X2band 1　引　言 通常,天线工作的最高频率和最低频率之比大于10,则被认为是超宽频带天线。本文介绍的双圆锥天线的最高频率和最低频率之比大于20,是典型的超宽带天线。此天线的结构形式如图1所示。 此天线结构简单,由两个金属圆锥和一根同轴馈线构成。其辐射情况是由振子天线演化而来,圆锥臂可以用金属板围成,也可由金属网构成。前者用于高频,后者用于低频,设计方法有差别。当锥角θ=≥20°时,双圆锥天线的带宽非常宽。它的辐射空间在两个圆锥臂之间,同轴线的内外导体分别接到双圆锥的两个顶点,即可激励最低模式TE M波。 也可以用圆波 图1　超宽带双锥全向天线典型结构 导E 01 模激励,不过其辐射的是水平极化波。这种喇叭无论工作在垂直极化还是水平极化波,其水平面都是全方向性的;在垂直面,则可按照对应极化的喇叭方向图尺寸计算,波瓣宽度与锥角和斜长有关。这种形式 52 雷达与对抗 2005年 第1期 3 33收稿日期:200421128 作者简介:汪漪(1979-),男,安徽芜湖人,南京船舶雷达研究所助理工程师,现从事雷达天线研发工作。

八木天线研究进展及辐射原理

八木天线研究进展及辐射原理 研究报告 1.历史沿革 八木天线又称引向天线，它是由日本东北大学的八木和宇用共同实验和研制成的。1926年八木在辛：家学会宣讲了题为“Pr四ector of the Sharpest Be枷of Electricwaves”(电波的最锐波束发射器)的论文，同年又在东京举行的第三届泛太平洋会议(the nird Pall．Pacmc Congress)上宣讲了题为“0n the Feasibilitv of PowertransmiSSion by Electric whvcs”(论电波功率传输之可行性)的论文，提出利用多引向器周期性结构的导向作用，即所谓的“波渠”(wave chaIlnel)，可以产生短波的窄波束，用于短波的功率传输。此后八木和宇田继续在合作下从事天线的研究，八木曾于1928年旅美期间，对无线电工程师协会(mE)纽约、华盛顿、哈佛等地的分会进行演讲，并在“Proccedings ofthe mE”上发表了他的著名论文“Beam11ransmi 蚓on of ultra Short wjves”(超短波的波束传输)，该天线随即被称为“八木天线”。八木天线已经被广泛的应用于米波及分米波段的通讯，雷达、电视及其它无线电技术设备中。 2.工作原理及特点 相对与基本的半波对称振子天线和折合振子天线，八木天线增益高，方向性强，抗干扰，作用距离远，并且价格低廉，构造简单，通常八木天线由一个激励振子，一个反射振子，和若干个引向振子组成，相比之下，反射振子最长，位于紧邻主振子一侧，引向都比较短，位于另一侧。主振子与馈电系统相连，属于有源振子，其他反射和引向振子都属于无缘振子，所有振子处于同一个平面内，并且按一定间距平行固定在一根横贯各振子的中心金属横梁上，除了有源振子馈电点必须与金属杆绝缘外，无源振子则都与金属秆短路连接。因为金属杆与各个振子垂直，所以金属杆上不感应电流，也不参与辐射。引向天线的最大辐射方向在垂直于各个振子且由有源振子指向引向器的方向，所以它是一种端射式天线阵。 八木天线的工作原理是这样的（以三单元天线接收为例）：引向器略短于二分之一波长，主振子等于二分之一波长，反射器略长于二分之一波长，两振子间距四分之一波长。此时，引向器对感应信号呈“容性”，电流超前电压90°；引向器感应的电磁波会向主振子辐射，辐射信号经过四分之一波长的路程使其滞后于从空中直接到达主振子的信号90°，恰好抵消了前面引起的“超前”，两者相位相同，于是信号迭加，得到加强。反射器略长于二分之一波长，呈感性，电流滞后90°，再加上辐射到主振子过程中又滞后90°，与从反射器方向直接加到主振子上的信号正好相差了180°，起到了抵消作用。一个方向加强，一个方向削弱，便有了强方向性。发射状态作用过程亦然。天线的一个重要特征，那就是“输入阻抗”。在谐振状态，天线如同一只电阻接在馈线端。常用馈线阻抗为50Ω，如果天线输入阻抗也是50Ω，那就达到了“匹配”，电台输出的信号就能全部从天线上发射出去；如果不“匹配”，

实验六 相位干涉仪测向技术

学 院 通信工程学院 专 业 信息对抗技术 指导教师 沈雷老师/孙闽红老师 学生姓名 邓斌 学 号 11073115 实验日期 2014.05. 实验六 相位干涉仪测向技术 一、实验目的 无线电测向和定位就是确定通信辐射源的来波方向和位置。对通信信号的测向和定位是通信侦察对抗领域的一个重要且相对独立的技术领域。干涉仪测向又称为相位法测向。本实验主要目的为通过实验，了解并掌握通信测向中相位法测向的基本原理和方法。 二、实验原理 1、相位干涉仪测向原理 图 1 以单基线干涉仪测向为例，其电波到达相邻天线阵元形成的波程差如上图所示。图中测向天线阵由两个阵元组成，假设辐射源与阵元相距很远，所以可认为辐射源发射到阵元1和2的信号平行。假设阵元1和阵元2之间的间距为d ，来波方向与阵列法线方向的夹角为θ。测向的实质是测量夹角θ。 阵元1和阵元2接收到的信号传播存在波程差，因而也存在相位差。设阵元1接收信号为 20()()cos(2)r t s t E f t π== 则阵元2的接收信号为 102sin ()()cos(2)d r t s t E f t πθ τπλ =-=- 其中0/c f λ=为信号波长。 从上可以看出，信号传播距离差为θsin ?=?d l ，则相位差为：

λθπ?/sin 2??=?d 实际中d 、λ均已知，所以只要得到阵元1和2接收信号的相位差，便可以求出θ。需要注意的是，为了避免相位模糊问题，常需要满足条件π?

超宽频微带天线设计

Ultra-Wideband Microstripe Antenna Design 陳建宏 Chien-Hung Chen 摘要 近十年來由於微帶天線具有體積小、重量輕、製作容易、價格低廉、可信度高，同時可附著於任何物體之表面上的特性，在無線通訊的應用上扮演著重要的角色。本文將利用全平面正方形單極微帶天線當作設計天線的原型，藉由調整金屬貼片的上緣、下緣部份與接地面的上緣部份來研製適用於超寬頻通訊系統的微帶天線。由模擬與實驗結果比較得知，可以發現其響應非常吻合，是一個適用於超寬頻通訊產品的天線。 關鍵詞：微帶天線、單極、超寬頻

、簡介 美國聯邦通信委員會（Federal Communication Commission,FCC）在西元2002年2月14日允許超寬頻技術使用於消費性電子產品上，並公佈了初步規格，FCC開放3.1GHz~10.6GHz提供超寬頻通信及測試使用。為了研究開發適用於此頻段的天線技術。將利用微帶天線的優點：體積小、重量輕、低成本、容易製作等特性，來研製適用於超寬頻通訊系統的微帶天線。 傳統的寬頻天線[2]中有行進波線天線（Traveling-Wave Wire Antenna）、螺旋形天線（Helical Antenna）、偶極圓錐形天線（Biconical Antenna）、單極圓錐形天線（Monoconical Antenna）、盤錐形天線（Discone Antenna）、袖子形天線（Sleeve Antenna）、渦狀天線（Spiral Antenna）和對數週期天線（Log-Periodic Antenna），不過其中適用於超寬頻系統的只有偶極圓錐形天線、單極圓錐形天線和盤錐形天線[3]。因為其不僅有大的輸入阻抗頻寬（Large Input Impedance Bandwidth）、其輻射場形（Radiation Pattern）也能控制在一定的頻寬中。 利用虛像法（Method of Image）[4]及接地面（Ground Plane）來使偶極天線變成單極天線，從早期的線型單極天線－窄頻（Narrowband），演化成單極圓錐形天線－中頻寬（Intermediate

应用于WLAN的宽频带天线设计

应用于WLAN的宽频带天线设计

摘要：为了设计出可以覆盖无线局域网WLAN的2.4GHz，5.2GHz，5.8GHz三个频带的天线，采用一种结构简单的宽带双频共面波导馈电的单极子天线。该天线由一个平面倒L形和一个倒U形贴片连接构成，实际加工制作了一个天线并且实测了S11参数，结果表明该天线具有两个独立的谐振模式，并且在应用范围内具有良好的阻抗匹配特性。 引言 无线局域网WLAN(Wireless Local Area Network)是利用无线技术实现快速接入以太网，是无线通信技术与计算机网络相结合的产物，是对有线局域网的一种补充和扩展。和有线网络相比，WLAN具有可移动性、灵活性、更迅速、费用低、网络可靠性高等优势。近年来，随着IEEE 802.11a(5.15～5.35GHz，5.725～5.825GHz)和IEEE 802.11b/g(2.4～2.483 5GHz)标准的提出，WLAN得到了迅猛发展.与此同时对WLAN天线的要求也越来越高，要求其体积小、重量轻、生产加工便捷、天线成本低廉，同时在功能上要求使用频宽较宽以及有双频性能以同时达到IEEE 802.11a/b/g标准要求。所以，近年来对小型化的多频段WLAN天线的研究大量涌现。 在平面单极子天线中，有一种倒L形平面单极子天线，国际上已经对此进行了研究，在理论模拟仿真上，可以同时满足IEEE802.11a/b/g标准要求，其设计形式更简单，在满足带宽的要求上，体积还可进一步的缩小。所以，本文将在原来的微带馈电的倒L平面单极子天线的基础上，改变其馈电的形式，研制出一种共面波导馈电的倒L-U平面单极子天线。仿真和实测表明该天线在WLAN的三个频带范围内均具有很好的阻抗匹配和辐射特性。 1 倒L-U平面单极子天线的设计 1.1 天线分析与设计 WLAN天线形式有很多种，比如微带天线，八木天线、平面单极子天线等等。选择平面单极子天线的原因是，相对于微带天线，其带宽大；相对于八木天线，其体积小且容易共形。平面单极子天线与微带天线的结构不同在于：在金属辐射贴片对应的介质衬底另一侧的金属地板被去除，也就是采用了部分地板结构。微带天线的带宽低，因为其Q值大，即在辐射板与地板之间储存了大量的能量。平面单极子天线的辐射板的对应地板去除了，加大了辐射电阻，辐射出去的能量也大大的增加，Q值变小，带宽增大。选择共面波导馈电的形式，将地板与辐射板共面，使得带宽又增大了，而且结构更紧凑。但是由于天线与共面波导之间缺少有效的隔离，造成天线性能受共面波导尺寸的影响较严重。

八木天线的原理和制作tm3901

八木天線的原理和製作 八木天线（YaGi Antenna）也叫引向天线或波导天线，因为八木秀次（YaGi）教授首先用详细的理论去解释了这种天线的工作原理，所以叫做八木天线，它是由HF，到VHF，UHF波段中最常用的方向性天线。 八木天线是由一个有源激励振子（Driver Element）和若干无源振子组成，所有振子都平行装制在同一平面上，其中心通常用一铅通（也可用非金属──木方）固定。有源振子就是一个基本半波偶极天线（Dipole），商品八木天线──尤其是用在电视接收时，则多用折合式半段偶极天线做有源振子，好处是阻抗较高，匹配容易频率亦较宽阔，适合电视讯号的8MHz通频带。但折合式振子在业余条件下，制作较难，而宽带带亦会引入较大噪音，因此常见的八木天线多用基本半波偶极型式的有源振子。至于无源振子根据它的功能可以分为反射器（Reflector）和导向器（Director）两种。通常反射器的长度比有源振子长4～5%，而导向器可以有多个，第1～4 个导向器的长度通常比有源振子顺序递减2～5%。 由反射器至最前的一个导向器的距离叫做这个八木天线长度。通常收发机的天线输出端，都只是接到八木天线的有源振子。反射器和导向器通常与收发机没有任何电气连接，但在有源振子作用下，两者都会产生感应电压表，电流，其幅度各相位则与无源振子间的距离有关，亦和无源振子的长度有关。因为当振子间的距离不同时，电源走过的途径距离也不同，就会形成不同的相位差。当无源振子的长度不同时，呈现的阻抗也不同。适当地安排反射器的长度，和它与有源振子的距离，便可使反射器和有源振子产生的电磁场在反射器后方相互抵消，而在有源振子前方上相加。同样，适当地安排导向器的长度和它到有源振子的距离，可以使导向器和有源振子在主方向上产生的电磁场相加。这样由有源振子幅射的电波，在加入反射器和导向器后，将沿着导各器的方向形成较强的电磁场，亦即单方向的幅射了。导向器的长度相同，间距相等的八木天线称为均匀导向八木天线，特点是天线的主办窄，方向系数大，整个频带内增益均匀。而当八木天线各个导向器的长度不同，间距亦不等时叫做非均匀导向八木天线，特点是天线的主瓣较宽，方向系数较少，工作频带内增益不均匀（但在UHF以上波段并不明显），但工作频带较宽。但如果将非均匀的导向八木天线的结构设计合理，则可以显著地压缩副瓣，又不致太大扩宽主瓣和降低方向系数。

干涉仪测向系统误差分析

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/d54633409.html, 干涉仪测向系统误差分析 作者：李华龙 来源：《数字技术与应用》2011年第07期 摘要：本文根据干涉仪测向系统的测向原理，对基线的选择进行了分析，列出了影响测向结果的各项因素。分析了在试验条件允许的情况下，增加目标和测向系统间距离，将有助于从多个方面减小测向误差，提出了减小测向误差、提高测向精度的方法，取得了良好的试验结果。 关键词：干涉仪测向误差基线 中图分类号：TN98 文献标识码： A 文章编号：1007-9416(2011)07-0021-02 1、引言 无线电测向技术从二十世纪初开始出现，到现在已发展了上百年的时间，出现了各种各样的测向定位系统。目前根据测向体制划分主要有以下方法:比幅度法、相位法、多普勒法、时差测向法、空间谱估计测向法等方法。每一种测向方法都有其优点和缺点，测向体制的选择应根据不同的需要而确定，不存在最好的测向方法，而是在某种应用情况下必须考虑给定的环境条件下哪种方法能最好地满足要求。在车载平台中经常使用的是干涉仪测向系统。根据干涉仪测向基本原理可以得出单基线干涉仪测向系统的测向误差为: 即以下三大因素:波长测量精度（即频率测量精度）、选择的基线长度与信号波长的比值和测向设备的相位测量精度。还可以看出,在视场角范围内测向精度与信号的入射角有关,越靠近基线的垂直方向（小）测向精度越高。另外相关干涉仪测向有外场测试过程，因此在试验中测向天线阵场地和天线架设对最终的测向结果有很大的影响。 2、误差分析和改良 2.1波长测量精度 一般无线电侦察测向系统中，对频率测量误差要求在通信信号带宽的一半以内。在超短波频段，一般在系统中采用了运算速度较高的芯片组，通过FFT运算最后达到的测频精度为 5MHz/800=6.25kHz。 而系统工作频段为30～500MHz，因此将测频精度代入式（1）/中，其最大影响为0.2%。由此可见测频误差即使在单基线测量中对测向精度的影响也是很小的，因此在实际应用中一般可以忽略不计。以下为波长测量误差对不同频率影响情况:

宽频带双层微带天线概要

- 114 - Ansoft2004年用户通讯 采用ANFSOFT HFSS对宽频带双层微带天线设计与仿真 石磊 北京理工大学微波通讯实验室 100081 摘要：天线作为通讯试验箱前段的重要组成部分，他承担着发射信号和接收的回波信号的任务。微带天线由于其本身的特点（如结构简单、低刨面、小型化、可以与飞行器表面共形安装而不影响飞行器的空气动力性能和占用飞行器内仓空间，天线可以与微带电路集成在一起，工业制造简单，价格低廉等优点）而得到了广泛的应用。但是对于微带天线来说，最严重的缺陷是单个贴片天的带宽太窄，与阵子天线、缝隙天线、波导开口喇叭天线等工作带宽一般在15%----50%相比，微带单贴片的天线带宽只能有百分之几。因此，最近微带天线大量的研究是关于微带天线的频带展宽技术。 关键字：双层微带天线，ANSOFT HFSS，宽频带 1．天线形式的选择 选择双层微带天线原因 a. 作为微带天线，它具有微带天线体积小、轻便易于集成和便于批量生产等特点。 b. 根据设计要求的指标，采取了具有较宽的带宽的双层微带天线的结构。 2．天线的技术指标 由于天线作为两个近距离试验箱体上的辐射器，所以对其性能指标的要求不慎严格： * 工作频率：2.2G * 驻波比 <1.5（带内） * 相对带宽>10%

* 极化：线极化 * 体积不能过大 3．天线结构的分析 微带天线的频带可以从以下三个方面的带宽来描述：阻带带宽、方向图带宽和极化带宽。一般来说阻带带宽是天线带宽的主要因素。通过对微带天线的分析知道，要展宽微带天线的的频带，可以采取以下几种方法：1）增加微代介质的厚度；2）降低微代介质的介电常数；3）采用有耗介质；4）对馈点电路采用宽带阻抗匹配（如阻抗匹配电路或采用开缝耦合对天线馈点）；5）采用对贴片谐振。前三种办法的效果比较小，而且第三种方法是以天线增益的降低为代价的；第四种方法需要设计宽带匹配电路，但电路结构复杂，制作难度大，因此我们采用第五种方法。该方法是利用多贴片耦合的方式，使每个贴片天线的谐振中心频率各不相同，而各谐振带宽又相互交叉，使整个天线的总体带宽展宽，如图1所示就像电路中采用的多级放大器展宽频带的方法类似。每个贴片均采用矩形结 幅 度 图1 微带天线的多级谐振占宽频带 构，根据矩形天线的理论，单个矩形微带贴片天线的长度近似为1/2个波导波长，因此，单个贴片的谐振中心频率可以按： f=c λd=qγc

相位干涉仪测向

相位干涉仪测向 07083115 07083119 一、 题目要求 使用Simulink 模拟构建一个相位测向系统, 构造两个有时延的到来信号，对其进行捕获，分别在时域和频域上对接收的信号进行方向估计，并评估侧向效果。 二、 实验方案及公式推导 A. 公式推导 图 1 信号为0()cos(2)s t E f t π=,则如图 1所示天线长为d,信号方向与参考方向夹角为θ 设2点的接收信号为20()()cos(2)r t s t E f t π== (1) 则1点的接收信号为102sin ()()cos(2) d r t s t E f t πθ τπλ =-=- (2) 其中0 c f λ= 为信号波长 ①时域测向 将12(),()r t r t 改写为复数形式得 022()j f t r t Ee π= (3) 21()j f t r t Ee π?-= (4) 其中2sin d πθ ?λ =- 对(3)式取共轭得, 0 2*2()j f t r t Ee π-= (5) (4)式与(5)式相乘得, *212()()j r t r t E e ?-= (6)

对(6)式求相角,乘以2d λ π-得, sin 2d ?λ θ π= (7) 取反正弦,乘以0 180 π ,求出 θ ②频域测向 将(3)、(4)作FFT 得, 20()()R w E f f δ=- (8) 10()()j R w E f f e ? δ-=- (9) 由公式 ()arctan () I Q R k R k θ= 求出 2121()()arctan arctan () () I I Q Q R k R k R k R k ?=- (10) 同① ,可求出 θ B.方案论述 一、伯努利二进制码流经BPSK 产生2()r t 二、产生12()()j r t r t e ?-= 三、①时域法:*12()()r t r t 取出? ②频域法：对12(),()r t r t 作FFT,求出相位差? 四、根据?的值对应求出θ 三、Simulink 框图说明及参数设计: 依据方案的设计,建立Simulink 仿真模型 A.框图模块说明 : 相乘器 相加器 二进制数据流 高斯白噪声信道