宽带天线论文：宽带天线 小型化 加载 宽带匹配网络 遗传算法 实频数据法
一种小型化准自补超宽带天线的分析与设计毕业设计
题目一种小型化准自补超宽带天线的分析与设计1、本论文的目的、意义由于微带集成技术的发展和空间技术对低剖面天线的迫切需求，微带天线以其众多优点，如体积小、重量轻、剖面薄、能与飞行器共形、易与有源器件和电路集成为单一模件、便于获得圆极化、易于实现双频带、双极化等，受到了广泛的重视和研究。
但是由于其固有带宽窄、辐射效率低、功率容量小等缺点，对其应用产生了限制。
如何克服这些缺点提升天线的性能成为微带天线研究的方向。
本论文即是围绕天线宽带化进行的。
关于天线宽带化的方法很多，自补结构是其中的一个重要手段，本文主要是利用HFSS微波仿真软件对适合这种特性的贴片天线进行仿真研究，对工作在超宽带可获得良好特性的微带线准自补天线进行分析和优化并讨论了天线的尺寸、结构等对天线性能的影响。
2、学生应完成的任务:（1）搜索并阅读相关文献，了解超宽带技术的特点和发展现状。
（2）翻译一篇英文文献。
（3）学习微带天线和超宽带天线的基本原理。
（4）熟练掌握仿真软件HFSS的使用。
（5）用微波仿真软件HFSS实现准自补的超宽带天线的仿真。
（6）对该准自补天线进行仿真优化和分析。
3、论文各部分内容及时间分配：（共 15 周）第一部分搜集相关文献资料（1周）第二部分英文文献翻译（1周）第三部分学习微带天线和超宽带天线的基本理论（4周）第四部分仿真软件HFSS的学习（3周）第五部分对天线进行对仿真、分析结果（5周）第六部分打印论文，准备答辩（1周）备注指导教师：年月日审批人：年月日毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
小型化宽带微带天线研究及无线通信天线的设计的开题报告
小型化宽带微带天线研究及无线通信天线的设计的开题报告一、研究背景与意义随着移动通信技术和无线通信技术的不断发展，无线通信天线成为了研究的热点之一。
而其中微带天线因为其具有小型化、易集成、成本低廉等优点而备受青睐，因此在无线通信中被广泛应用。
本研究旨在探究小型化宽带微带天线的设计及其在无线通信中的应用，研究内容包括微带天线的基本原理、设计方法及其在宽带、高效率、低剖面的实现等方面的研究。
该研究对于提高无线通信系统的性能、提升数据传输速度等方面具有重要的现实意义。
二、研究内容和方法1.理论探讨研究微带天线工作原理、微带天线的特性、微带天线的辐射机理、天线的增益、频率选择性等。
探讨天线频段、宽带性能、耦合影响、辐射模式等参数，并测算天线各项性能参数。
2.实验设计本研究将根据微带天线的工作特性设计并制作微带天线，并利用电磁仿真软件对天线进行仿真分析，最终进行实验验证。
3.数据分析根据仿真及实验数据对天线的性能参数进行分析、整理和归纳总结，获得微带天线的优化结论，为微带天线在无线通信中的应用提供理论支持。
三、预期成果本研究将通过理论探讨和实验设计，探究小型化宽带微带天线的设计及应用；通过数据分析，为微带天线在无线通信中的应用提供理论支持，获得微带天线的优化结论；为提高无线通信系统性能和提升数据传输速度等方面做出贡献。
四、研究进展和计划1.研究进展目前已完成文献调研、理论探讨、电磁仿真建模等工作，并初步设计出微带天线样品。
2.研究计划(1)完善微带天线设计，并制作实验样品。
(2)利用电磁仿真软件对实验样品进行性能参数仿真及分析。
(3)进行实验测试，并记录实验数据。
(4)根据实验数据对微带天线的性能参数进行分析、整理和归纳总结，获得微带天线的优化结论，并形成研究成果。
天线宽带化措施范文
天线宽带化措施范文1.多频段设计：传统的天线通常只在一个窄频段内工作。
为了实现宽带化，可以采用多频段设计。
多频段设计可以形成具有不同频率响应的独立元素，并使用耦合网络将它们耦合到一起。
通过调整不同元素的相位和振荡，可以扩展天线的频带。
2.完美匹配设计：天线宽带化设计的一个关键因素是实现完美匹配。
完美匹配可以最大程度地提高天线的效能，并降低回波损耗。
其中一个方法是使用匹配网络。
匹配网络可以根据频率响应匹配相位和振荡，以达到更广泛的频带。
3.加强波束形成：天线宽带化不仅要求天线在频域上具有较宽的带宽，还要求在空域上具有较宽的波束宽度。
通过改进天线的波束形成能力，可以提高其宽带性能。
这可以通过使用阵列天线来实现。
阵列天线可以通过调整天线元件的相位和振荡来选择波束的方向和宽度。
4.材料选择和设计优化：天线宽带化还与天线的材料选择和设计优化有关。
不同材料在不同频段具有不同的频率响应。
选择合适的材料可以提高天线的宽带性能。
此外，通过优化天线的设计，可以改善其频率响应和辐射特性。
5.策略性引入窄带元件：在天线宽带化设计中，可以引入一些窄带元件来增加天线的频带。
这些窄带元件可以在特定频率范围内工作，形成一些窄带谐振结构。
通过选择适当的窄带元件，可以有效地拓展天线的带宽。
6.过渡性结构设计：天线宽带化设计还要考虑到过渡性结构的设计。
过渡性结构可以通过连接不同频段的元件来扩展天线的工作频带。
通过合理设计过渡结构，可以实现平滑的频率响应过渡，从而提高天线的宽带性能。
总之，天线宽带化的措施包括多频段设计、完美匹配设计、加强波束形成、材料选择和设计优化、策略性引入窄带元件以及过渡性结构设计。
这些措施可以提高天线在更广泛频段内的工作能力，为无线通信系统提供更大带宽和更好的信号质量。
天线宽带匹配网络的设计与计算方法
1999 年12 月第26 卷第6 期西安电子科技大学学报JO U RNAL O F X I D I A N UN I V ERS I TYD e c. 1999Vo l.26No. 6天线宽带匹配网络的设计与计算方法孙保华, 周良明, 肖辉(西安电子科技大学天线与电磁散射研究所陕西西安710071)摘要: 讨论了宽带匹配CA D技术中常用的两种方法——直接优化法和实频数据法, 并设计了计算软件, 着重研究它们在天线宽带匹配中的应用. 提出了综合使用两种方法的思想, 结合实际天线进行了宽带匹配网络的设计和计算, 并与实验测试结果进行比较, 得到满意的匹配结果.关键词: 天线; 宽带匹配网络; 直接优化法; 实频数据法中图分类号: TN 82218文献标识码: A 文章编号: 100122400 (1999) 0620793205On the de s ign of broa dban d m a tch i n g n e twork s f or an tenna sS U N B a o2h u a , Z H OU L ia n g2m in g , X IA O H u i(Re se a rc h I n s t.o f A n t e nna a nd Ele c t r om a g n e t i c Sc a t t e ring , Xid ia n U n iv. , Xi′a n710071, C h i na )A b strac t: Tw o m e t ho d s fo r th e b ro a dband m a tch ing ne t w o rk CA D, D irec t O p t i m iza2t i o n M e t ho d and R ea l F requency M e t ho d, a re d iscu ssed, w ith em p h a sis o n th e i r app lica2t i o n s to th e an tenna b ro a dband m a tch ing p ro b lem s. So f t w a re s a re de s igned and a newtech n ique w h ich u se s bo th th e tw o m e t ho d s sequen t l y a re p re s en ted. T h e n ,by u sing th em ea su red inp u t i m p edance da ta o f an an tenna g iven in th is p ap e r, th e de sign o f a b ro ad2band m a tch ing ne tw o rk is accom p lish ed. A com p a r iso n o f th e th eo re t ica l and m ea su redre s u lt s ind ica te s th a t th e m a tch ing re s u lt s a re sa t i sfac t o ry.Key W ord s: a n tenna; b ro a dband m a tch ing ne t w o rk; d irec t op t i m iza t i o n m e t ho d; rea lf r equency m e t ho d随着通讯技术的不断发展, 在短波和超短波波段, 自适应快速跳频、选频等先进技术已被广泛采用. 在这种情况下, 利用“天调器”进行调谐匹配的窄带天线往往不能满足要求, 因此迫切需要性能优良的宽带天线.获得天线宽带特性有多种方法, 如采用宽带振子、天线电阻性加载等技术. 在天线尺寸限制的情况下, 采用天线宽带匹配网络就是实现天线宽带特性的一种有效方法. 必须指出: 任何一种获得天线宽带特性的方法, 都要以某种代价来换取, 或者是牺牲增益, 或者是采用较大的天线体积尺寸.始于60 年代的宽带匹配网络CA D技术[ 1～3 ] 应用于天线设计已引起人们的重视[ 4～6 ]. 其中直接优化法和实频数据法可以根据给定或实测的负载阻抗离散值进行网络优化设计, 这对天线宽带匹配网络设计和计算尤为适用, 因为天线的阻抗往往难以解析表示, 但可以实测得到.1基本概念天线宽带匹配网络一般指的是在较宽的频带内, 能够实现信号源到天线转换功率最大的一种耦合收稿日期: 1998212209基金项目:“八五”国防预研项目( 19121513)作者简介: 孙保华( 19692) , 男, 西安电子科技大学博士生.12.794西安电子科技大学学报第26 卷网络. 对于这样的网络, 必须具有如下特点: (1) 输出端与负载端有良好的匹配; (2) 输入端的反射尽可能小; (3) 网络本身无耗或低耗. 图1 所示即为包含宽带匹配网络的模型. 图中r g 为信号源内阻, Z a 为天线输入阻抗, N 表示天线宽带匹配网络, 它一般是由电容、电感和理想阻抗变r g换器组成的无耗互易二端口网络～研究天线宽带匹配网络, 通常使用的能够表征匹配的参Ug量主要有转换功率增益和电压驻波比.Z cZ 111�宽带·匹配网络Z aNZ q2 转换功率增益定义为负载得到的平均功率和信号源能够给出的最大平均功率之比[ 7 ] , 公式表示为图1 天线系统模型G =P , (1)P av式中P 为负载得到的平均功率, P av 为信号源能够给出的最大平均功率, 即信号源资用功率.工程中通常使用的信号源阻抗和馈线特性阻抗为50 8. 图1 所示的天线系统, 在端口1 有R = , (2)式中# =50.图1 所示天线系统中, 考虑到宽带匹配网络是一个无耗互易二端口网络, G 和R 存在如下关系:R =1 + (1 - G ). (3)1 - (1 - G ) 122直接优化法和实频数据法211直接优化法实用当中, 宽带匹配网络的元件个数一般不超过6 个[ 5 ]. 对6 个元件以内的L C 网络可分为T 型和0 型两种结构形式, 对每一个支节约定如下:(1) 短路不作为并联支路.(2) 开路不作为串联支路.(3) L C 串联不作为并联支路.(4) L C 并联不作为串联支路.这样, 6 个元件以内的网络形式总共有78 种.参看图1, 在端口1, 有R (Ξi )= , (4)其中# (Ξi )= , i = 1, 2, ⋯,M . (5)Ξi 为选定的带内M 个频率点, Z 11 (Ξi )为馈电端口看去的阻抗值.由式(4)、(5) 可看出, R (Ξi ) 和 # (Ξi )的变化规律是一致的, 即为了使得带内R 最小, 可以通过优化带内 # 最小得以实现. 而使用后者较为方便, 故目标函数选为ME (p 1 , p 2 , p 3 ) = ∑W (Ξi ) # (Ξi ) 2 = 最小, (6)i= 1其中p 1 , p 2 , p 3 分别代表T 型或0 型网络各个支节上的电容、电感元件值; W (Ξi )为加权函数, 可以使用指数加权、平均加权等多种形式, 1. 指数加权函数为W (Ξi ) =[R (Ξi ) ]e R (Ξi ) ≥v ,(7) v 和e 为指定的两个常数. 这里使用加权函数的目的是: 不同问题选择合适的加权函数, 可以改善优化计q q qq ( ∞ 第 6 期 孙保华等: 天线宽带匹配网络的设计与计算方法795算的收敛速度和优化结果.由于目标函数 E (p 1 , p 2 , p 3 ) 是可导函数, 优化计算可以采用多 �种方法. 计算表明, 采用B F G S 优化算法, 收敛速度快, 且稳定性也较 好.T 01∶K在直接优化法设计的网络中, 引入一个给定变换比的阻抗变换 Z a器, 如图 2 所示. 图 2 中的 1∶K 表示阻抗变换器的变换比. 这样, 依据以上原理编程, 通过一个程序即可完成 78 种网络的直接优化 宽带 ·· · 匹配网络设计.212 实频数据法参看图 1, 从端口 2 看去的阻抗函数记为 Z q (s ) , 称为策动点阻 抗函数. 在复平面内有图2 T 型和0 型网引入阻抗变换器Z q (s ) s = j Ξ= Z q ( j Ξ) = R q (Ξ) + j X (Ξ) .(8)若 Z q (s ) 为最小虚部函数, R q (Ξ) 和 X q (Ξ) 满足[ 6 ]R q (Ξ) = R q (∞) - 1∞X q (Κ)d Κ ,X q (Ξ) = 1Π∫- ∞ Κ- Ξ R q (Κ) d Κ ,(9)Π∫- ∞ Κ- Ξ 上式称为 H ilbe r t 变换对. 利用此式, 求解 Z q (s ) 只需要找到 R q (Ξ) 和 X q (Ξ) 中的一个即可.在端口 2, G 可以表示为G =4 R q (Ξ) R a (Ξ).(10)[R q (Ξ) + R a (Ξ) ]2 + [X q (Ξ) + X a (Ξ) ]2实频数据法 (R FM ) 的基本思想是: 利用优化算法, 寻找待求的 R q (Ξ) , 使得带内G 最大最平坦; 再由 找到的 R q (Ξ) 求解 Z q (s ) , 最后根据 Z q (s ) 综合出网络元件值. 为此优化计算中目标函数选取为ME =∑ (G- G (Ξi ) ) 2 = 最小 ,(11)i = 1式中的 G 0 称为参考 G , 为 0～ 1 之间的常 数. 计算过程中, 不同的问题选择不同的 G 0 可以得到最佳的优化结果.R FM 具体实现步骤如下:(1) 用折线 R δ (Ξ) 逼近待求的 R q(Ξ). 尽 管式 ( 9) 给出了 R q (Ξ) 和 X q (Ξ) 的 相 互 变 换 关 系, 但 由 于 积 分 限 由- ∞ 到+ ∞, 利用式 (9) 对任意的 R q (Ξ) 和 X q (Ξ)进行相互换算很困难. 为此, 用折射 R δ(Ξ) 逼近待求的连续策动点电阻函数 R q (Ξ). 如 图 3 所示, 设 Ξ1 , Ξ2 , ⋯, ΞN 为频率轴上的N 个间断点, 简称断点频率.NR δ(Ξ) = R 0 + ∑ a k (Ξ) r k , (12)k = 1 图 3 折线 R δ (Ξ) 和待求 R q(Ξ)式中 R 0 = R δ(0) , r 1 , r 2 , ⋯, r n 为断点之间 R δ Ξ) 的代数差值. 利用插值公式求系数 a k (Ξ) , 有1 , Ξ ≥ Ξk ,Ξ - Ξk - 1a k (Ξ) =Ξk - Ξk - 1,Ξk - 1 < Ξ ≤ Ξk , (13)q利用式(9) 计算Xδ(Ξ), 得0, Ξ< Ξk - 1 .q q q =Ra796 西安电子科技大学学报 第 26 卷系数 b k (Ξ) 为b k (Ξ) =1 Π (Ξk - Ξk - 1 )NX δ (Ξ) =∑ bk(Ξ) r k ,(14)k = 1[ (Ξ + Ξk ) ln (Ξ + Ξk ) + (Ξ - Ξk ) ln (Ξ - Ξk ) - (Ξ + Ξk + 1 ) ln (Ξ + Ξk + 1 ) + (Ξ - Ξk + 1 ) ln (Ξ - Ξk + 1 ) ] .(15)将 R δ (Ξ) , X δ (Ξ) 及天线阻抗 Z a ( j Ξ) = R a (Ξ) + j X a(Ξ) 代入式 (10) 得 q q N4R a (Ξ) R 0 +∑ a k(Ξ) rkk = 1G NN2. (16)2R a (Ξ) + R 0 +∑ a k(Ξ) rkk = 1+ X a (Ξ) +∑ bk(Ξ) r kk = 1频带内取M 个频率点 (Ξi , i = 1, 2, ⋯,M ) , 并使这些频率点对应于给定的或实测的阻抗数据频率,称作抽样频率. 利用最小二乘法, 以式 (11) 为目标函数进行优化计算, 得到对应于最佳G 的 R δ (Ξ). (2) 有理函数 R ϖ (Ξ) 拟合折线 R δ (Ξ). q q折线表示的 R δ (Ξ) 往往不能用有限元件组成的网络实现, 为此还需要寻找这样的一个 R ϖ (Ξ) , 满足 q q(a ) Rϖ (Ξ) 能够用有限元件组成的网络实现; (b) R ϖ (Ξ) 拟合 R δ Ξ , 从而保证该网络 G 接近步骤 1 中 R δ Ξ 所能达到的最佳 G .q q ( ) R ϖ ( ) q ( ) q (Ξ) 可以采用有理函数形式, 即RϖA Ξ2 k. (17)q(Ξ) =1 + B 1 Ξ2 + ⋯ + B N Ξ2N该函数对应于工程上采用的 T 型网络结构. 设计结果发现: k = 0, 得到的网络为低通形式; 0 < k < N ,得到的网络为带通形式; k = N , 得到的网络为高通形式.(3) 计算 Z q (s ) 并综合网络.由 R ϖ (Ξ) 求解 Z q (s ) 可以采用盖维茨方法[ 6 ]; Z q(s ) 综合网络采用分式连除法. 以低通网络为例, 有 Z q (Ξ) =1 .(18)j Ξ C 1 +1j Ξ L 1 +1 ω +1R直接优化法和实频数据法相比较, 直接优化法原理简单、方法直观. 但针对预设的网络拓扑优化设 计, 如果网络拓扑选择不当, 可能导致最优解被排除在可行域之外. 笔者介绍的直接优化法, 可以枚举78 种工程常用的网络结构, 在一定程度上弥补了这一缺陷. 实频数据法中, 待设网络用其策动点阻抗函数表示, 从根本上克服了直接优化法的缺陷. 但由计算过程不难看出, 实频数据法的计算比较复杂, 且设 计得到的网络包含任意的比阻抗变换器, 往往会给实用带来一定的麻烦. 为此, 在实际设计时, 可以综合 使用两种方法, 即① 利用实频数据法设计宽带匹配网络, 该匹配网络包含一组抗变换器, 变换比为 1∶K 0.② 选定阻抗变换器, 其变换比为 1∶K , 且 1∶K 与 1∶K 0 较为接近, 同时工程实用中易于制作, 再 利用直接优化法进行二次设计, 网络形式与实频数据法相同.�L 3 设计与计算L 2Z一套筒天线, 在 f = 9～ 27 M H z 频带内 R ≤ 3, 具有良好的 宽带特性. 且在f = 3～ 9 M H z 频带范围内其驻波值很高, 实测时一般 R ≥ 10. 其电阻值很小、电抗很大, 为了覆盖整个短波频段, 就要求在f = 3～9 M H z范围进行匹配. 在这种情况下, 只有采用宽带匹配网络. 附加网络 C 1T ·L 1图4 网络结构第6 期孙保华等: 天线宽带匹配网络的设计与计算方法797由套筒天线在f = 3～30 M H z 阻抗实测值, 可以看出天线阻抗在f = 3～9 M H z具有小电阻、大容抗的特性. 根据测得阻抗直接设计宽带匹配网络难以达到R ≤310 的要求, 为此需采用一附加网络以利于匹配(见图4). 利用实频数据法设计宽带匹配网络, 网络结构如图4 所示, 元件值如表1. 可以看到, 该网络中使用了1173∶1 的阻抗变换器. 考虑到该阻抗变换器制作较为困难, 而7550 8 阻抗变换器已被广泛使用, 两者差别不大, 故选定K = 115∶1. 利用直接优化法设计宽带匹配网直接优但已满足设计图5R 曲线按直接优化法设计结果制作网络, 接入天线的底部,测试其驻波, 结果如图6 所示, 图中“·”表示计算值. 实测值和计算值相比较, 其变化规律一致性很好, 其数值也较为接近. 实测值低一些, 这是因为网络计算时, 假设元件为无耗, 而实际L , C 都是有耗的, 存在附加电阻造成的.4结论直接优化法和实频数据法作为宽带匹配网络CA D技术的两种常用方法, 因其具有不需要负载解析模型, 而直接根据给定或实测阻抗数据优化设计网络的特色, 应用于天线宽带匹配网络设计当中显得尤为方便和实用.另外综合使用两种方法, 取长补短, 能够改善设计结果.图6测试R 曲线同时必须指出: 宽带匹配网络的设计和计算与负载阻抗有密切关系, 并不是任意的天线阻抗都可以实现宽带匹配, 此时必须对天线采用适当的电阻加载或是设计一个附加网络, 使天线阻抗在频带内的变化相对均衡一些, 这样才能得到满意的匹配效果.参考文献:[ 1 ] B and l e r J W .O p t i m iza t i o n M e t ho d fo r Com p u te r A id D e s ign [J ]. 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宽带小型化天线及阵列技术研究
宽带小型化天线及阵列技术研究随着无线通信技术的快速发展，天线作为通信系统的重要组件，其性能和尺寸成为了研究的焦点。
近年来，宽带小型化天线及阵列技术成为了天线领域的热门研究课题。
本文将对宽带小型化天线及阵列技术进行详细探讨，旨在为相关领域的研究提供参考。
宽带小型化天线及阵列技术的研究涉及多个方面。
对于关键词的分析，可以从以下几个方面展开：宽带小型化天线：主要涉及到天线的结构设计、材料选择和制造工艺等方面的研究。
通过优化设计，使天线具备宽频带、高效率和小型化的特点。
阵列技术：通过将多个天线单元按照一定的规律排列，形成天线阵列，以提高天线的方向性、增益和抗干扰能力。
阵列设计是该技术的关键之一。
无线通信技术：无线通信系统的性能主要受限于信号传输质量和距离。
天线及阵列技术的优化可以提高无线通信系统的性能，满足不同场景的需求。
宽带小型化天线及阵列技术的研究主要基于以下原理：天线的基本理论：天线通过辐射和接收电磁波实现信号传输。
宽频带天线的设计需要减小天线尺寸并优化辐射电阻，以提高天线的辐射效率和带宽。
阵列信号处理：通过控制天线阵列中各个元素的相位和振幅，形成定向波束，提高信号强度和抗干扰能力。
同时，阵列设计还可以实现波束赋形、空间复用等功能。
高性能材料：采用新型的高性能材料，如超材料、纳米材料等，可以提高天线的性能，实现天线的小型化和宽带化。
宽带小型化天线及阵列技术的应用广泛，以下是几个主要应用场景：无线通信系统：在无线通信领域，宽带小型化天线及阵列技术的应用可以提高通信系统的性能和覆盖范围。
例如，在5G、6G等通信系统中，宽带小型化天线及阵列技术可以支持更多频段和更高的传输速率。
雷达系统：雷达是一种利用电磁波探测目标的电子设备。
宽带小型化天线及阵列技术可以用于提高雷达的探测能力、分辨率和抗干扰能力。
雷达还可以利用该技术实现多目标跟踪和三维成像。
电子战领域：在电子战领域，宽带小型化天线及阵列技术可以用于侦察、干扰和欺骗敌方雷达和通信系统。
基于曲流技术的小型化宽带贴片天线的研究
摘要小型宽带贴片天线是近几十年发展起来的，作为无线通信中极其重要的一个环节，可以完成信号的发射与接收、信号处理、能量转换等功能，它的发展备受关注。
由于其具有体积小、频带宽、易制作等诸多优点，因此小型化的宽带贴片天线成为天线设计方面的一个研究热点。
本文通过研究小型宽带贴片天线技术，以及有效改变天线贴片表面电流路径的曲流技术，利用基于有限元法的全波电磁仿真软件，成功设计出多种结构小巧、频带较宽、性能稳定的宽带天线。
论文中设计的多种天线结构都经过大量的仿真和优化，并选择了部分进行加工和实测，验证了设计的合理性。
论文的主要研究内容如下：1、研究了微带线馈电情形下的曲流技术，讨论分析了引入的多种开槽结构、多级梯形结构、切角处理对天线的带宽、阻抗匹配、表面电流分布的重要影响。
结合多种曲流结构，设计了具有双陷波特性、三陷波特性及多陷波特性的小型超宽带天线，仿真结果表明设计的天线均有较好的频带抑制特性及良好的性能。
2、研究了共面波导馈电情形下的曲流技术，讨论分析了引入的伞形结构、多级梯形结构、调谐枝节及切角处理在降低天线尺寸、拓宽天线带宽、优化阻抗匹配等方面的作用。
结合多种曲流结构，设计了覆盖中低频段（3.55-6.75GHz）及中高频段（8.6-12.1GHz）的小型宽带天线，仿真结果表明设计的天线均有较大的带宽、良好的阻抗匹配及稳定的增益特性。
3、实验验证了基于曲流技术实现天线的小型化、宽带化及陷波特性的多种方法，讨论分析了这些方法对天线表面电流分布、回波损耗及电压驻波比的影响。
对设计的具有双陷波特性、三陷波特性及多陷波特性的超宽带天线进行了仿真研究与实物制作，在北京罗德与施瓦茨开放实验室的支持下对天线进行了实测，实测结果与仿真数据良好吻合，验证了天线设计的准确性。
关键词：小型宽带天线，曲流技术，开槽结构，调谐枝节，阻抗匹配ABSTRACTMiniaturized broadband patch antenna is developed in recent decades,as an important part of wireless communication,which can complete signal transmitting and receiving,signal processing,energy conversion and other functions,and its development has attracted much attention.Due to its advantages such as miniaturization,wide frequency band,easy fabrication,it has become a research hotspot in the fields of antenna research.In this paper,through the research of small broadband patch antenna with the current path meandering technology that can effectively change the surface current path of antenna patch,and the full wave electromagnetic simulation software based on finite element method,a variety of small broadband antennas with broadband, versatile application and stable performance have been successfully proposed.All the antennas designed have been simulated and optimized time by time,part of these were fabricated and measured,and measured results are in good agreement with the simulation.The main research contents are as follows:1.The antenna meandering technologies on the case of microstrip feed have been studied.The important influence of the introduction of various slot structures, multi-level trapezoidal structure and angle cut processing on the bandwidth, impedance matching and surface current distribution of antennas were discussed and bined with a variety of meandering structure,a double band-notched UWB antenna,a triple band-notched UWB antenna and a multiple band-notched UWB antenna were designed.The simulation results show that the antennas designed have good band suppression characteristics and good performance.2.The antenna meandering technologies on the case of cpw feed have been studied.The functions of the introduction of umbrella structure,multi-level trapezoidal structure,tuning stub and angle cut processing in reducing the antennas size,broaden the bandwidth of the antennas and optimized impedance matching were discussed and bined with a variety of meandering structure,a small broadband antenna across the middle and low frequency with the band of3.55-6.75GHz and a small broadband antenna across the middle and high frequencywith the band of8.6-12.1GHz were designed.The simulation results show that the antennas designed have a larger bandwidth,good impedance matching and stable gain characteristics.3.The experimental results verified the methods based on the meandering technologies that can achieve the miniaturization,broadband and notch characteristics of the antenna.The effects of these methods on the surface current distribution,the return loss and the voltage standing wave ratio of the antenna were discussed and analyzed.The double band-notched UWB antenna,triple band-notched UWB antenna and multiple band-notched UWB antennas were simulated and fabricated.With the support of the open laboratory of Rhodes and Schwartz in Beijing,the antennas designed were measured.The measured results were in good agreement with the simulation data,which verified the accuracy of these antennas design.KEY WORDS:Compact broadband antenna,Meandering technology,Slot constructor,Tuning stub,Impedance matching目录摘要 (I)ABSTRACT (III)第1章绪论 (1)1.1研究背景及其意义 (1)1.2宽带贴片天线及其国内外发展动态 (2)1.2.1宽带贴片天线介绍 (2)1.2.2宽带天线的国内外发展动态 (3)1.3宽带天线的应用 (5)1.4天线小型化宽带化关键技术 (8)1.4.1小型化关键技术 (8)1.4.2宽带化关键技术 (9)1.5论文研究内容 (11)第2章宽带天线理论基础 (13)2.1电基本振子及其辐射场 (13)2.2天线的性能指标 (16)2.3宽带天线的分类 (18)2.3.1普通宽带天线 (18)2.3.2超宽带天线 (19)2.3.3具有陷波特性的带陷超宽带天线 (20)2.4宽带天线的曲流技术 (21)2.5本章小结 (22)第3章基于曲流技术的微带线馈电式小型宽带天线研究 (23)3.1具有双陷波特性的超宽带天线设计 (23)3.1.1天线模型设计 (23)3.1.2仿真优化与分析 (26)3.1.3实测结果与讨论 (28)3.2具有三陷波特性的超宽带天线设计 (30)3.2.1天线模型设计 (30)3.2.2仿真优化与分析 (31)3.2.3实测结果与讨论 (35)3.3具有多陷波特性的超宽带天线设计 (36)3.3.1天线模型设计 (36)3.3.2仿真分析与优化 (37)3.3.3实测结果与讨论 (41)3.4本章小结 (42)第4章基于曲流技术的共面波导馈电式小型宽带天线研究 (43)4.1覆盖中低频段的宽带天线设计 (43)4.1.1覆盖中低频段的宽带天线模型设计 (43)4.1.2仿真分析与优化 (46)4.2覆盖中高频段的宽带天线设计 (49)4.2.1覆盖中高频段的宽带天线模型设计 (49)4.2.2仿真分析与优化 (50)4.3本章小结 (53)第5章曲流结构对天线特性影响的研究 (55)5.1开槽结构的影响 (55)5.1.1开槽结构对贴片面电流分布的影响 (55)5.1.2开槽结构对天线VSWR的影响 (57)5.2阶梯结构的影响 (57)5.2.1阶梯结构对贴片面电流分布的影响 (57)5.2.2阶梯结构对天线回波损耗的影响 (59)5.3调谐枝节的影响 (59)5.3.1调谐枝节对贴片面电流分布的影响 (60)5.3.2调谐枝节对天线VSWR的影响 (61)5.4本章小结 (61)第6章总结与展望 (63)6.1总结 (63)6.2展望 (64)参考文献 (65)发表论文和参加科研情况说明 (71)致谢 (73)第1章绪论1.1研究背景及其意义19世纪80年代，随着麦克斯韦关于电磁波存在的理论及预言被证实，开始出现了早期的发射天线，完成了通讯信号的发射。
小型多模宽带基站天线研究
小型多模宽带基站天线研究一、本文概述随着无线通信技术的迅猛发展，多模宽带基站天线作为现代无线通信系统中的关键组成部分，其性能优劣直接影响到整个通信网络的覆盖和容量。
本文旨在研究小型多模宽带基站天线的设计与性能分析，以适应未来无线通信网络对高速、高容量、多频段、广覆盖等多元化需求。
本文将首先回顾多模宽带基站天线的发展历程和现状，分析当前多模宽带天线面临的挑战和存在的问题。
随后，将详细介绍小型多模宽带基站天线的设计原理、关键技术及实现方法。
在此基础上，本文将重点研究天线在不同频段下的辐射性能、阻抗匹配、波束赋形等关键技术指标，并通过仿真和实验验证其性能。
本文还将探讨小型多模宽带基站天线在实际应用中的优化策略，包括天线阵列的布局、波束切换算法等，以提高天线系统的整体性能。
本文将对小型多模宽带基站天线的发展趋势和前景进行展望，为相关研究和应用提供参考和借鉴。
通过本文的研究，期望能够为小型多模宽带基站天线的优化设计提供理论支持和实践指导，推动无线通信技术的发展和创新。
二、多模宽带基站天线的设计原理多模宽带基站天线的设计原理主要基于电磁波的传播特性和天线的基本工作原理。
在无线通信系统中，基站天线需要满足宽频带、多模式、高效率和良好的辐射性能等要求。
为了实现这些要求，多模宽带基站天线的设计通常涉及以下几个方面：宽带匹配技术：通过优化天线的馈电网络和阻抗匹配，使得天线在不同频段内都能获得良好的阻抗匹配，从而实现宽带工作。
这包括选择合适的馈电方式、调整馈电点的位置和数量、优化馈电网络的拓扑结构等。
多模式激励技术：多模宽带基站天线通常需要在多个频段内同时工作，因此需要通过多模式激励技术来实现。
这包括利用不同模式的电磁波传播特性，通过调整天线的结构参数和馈电方式，使得天线能够在多个频段内产生谐振，从而激发多个工作模式。
高效率辐射技术：为了提高天线的辐射效率，需要优化天线的辐射结构，减少能量损失。
这包括选择合适的天线形状、调整天线的尺寸和布局、优化天线的馈电方式等。
宽带小型化超短波刀型天线设计
∗收稿日期：2020年12月14日，修回日期：2021年1月25日作者简介：曹永恒，男，硕士，高级工程师，研究方向：舰船电子与信息系统设计。
李文华，男，硕士研究生，研究方向：微波技术与天线。
1引言超短波天线频率范围为30MHz~300MHz ，其在舰船、飞机以及汽车等领域的应用范围十分广泛［1~5］，可以实现较远的通信距离以及较高的通信质量。
船舶远洋通信的发展，对舰船的超短波通信提出越来越高的要求，要求天线集成化、小型化和平面化，可将天线嵌入、集成到上层建筑中，实现与船舶的一体化和隐身设计。
通常情况下用于舰载超短波频段的通信天线形式为振子天线，如分支振子、折合振子、盘锥振子等，这种天线结构简单，但是天线尺寸较大。
为了便于安装和确保天线的鲁棒性和低RCS （雷达散射截面积），有必要对其进行小型化。
此外传统的振子天线带宽较窄，难以满足实际舰船多信道开通的通信要求，所以要对其进行宽带化设计。
目前实现宽频带、小型化的手段大多为曲流技术、加载技术及引入渐变结构等［6~12］，但是对工作在30MHz~88MHz 的超短波天线而言，其对低频段的改善效果并不明显，难以同时满足宽带和小型化的要求。
本文设计了一种具有小型化、宽频带的超短波刀型天线。
通过在天线表面开多条引流缝隙延长宽带小型化超短波刀型天线设计∗曹永恒1李文华2（1.中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011）（2.西安电子科技大学西安710071）摘要论文设计了一种宽频带、小型化的超短波刀型天线。
首先，采用开引流缝隙的方法，不仅能有效拓展天线的阻抗带宽，还能实现天线的小型化（0.11λ×0.08λ）；其次，通过引入断流缝隙，实现了天线输入阻抗虚部的容性化，便于集总元件的加载。
最后，设计了一款适用于该天线的宽带匹配网络，实现了天线在30MHz~88MHz 的全频段匹配。
仿真结果表明天线在30MHz~88MHz 频带驻波比小于3.5，水平方向增益在-10dBi 左右，且具有良好的水平面全向辐射特性。
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宽带天线论文：小型化宽带加载天线的研究
【中文摘要】随着通信技术的发展,各种电子器件的结构逐渐向小型化与微型化演变,以及多频段、宽带跳频等现代通信技术的应用,原有的窄带天线已经无法满足现代通信技术对设备宽带化与小型化
的要求。
宽带小型化天线具有通信容量大,抗干扰等优点,能够充分利用狭小的空间,而且对通信质量不会造成较大的影响。
单极子天线凭借其结构简单、辐射具有全向性等诸多优点得到了广泛应用。
但是如何在保证天线的性能的基础上,进一步减小天线的尺寸,展宽天线的
工作带宽,是近年来研究的热点。
本文概述了天线宽带化与小型化的发展过程,对目前实现天线宽带化与小型化的常用方法及各种技术指标等一些关键技术进行了探索。
得出了一些重要的结论,如增大振子宽度,采用锥体结构、套筒结构,对天线进行不对称馈电等都可以增大天线的工作带宽,采用分形结构,能够有效地降低天线的谐振频率等。
针对一些线结构的天线可以使用加载的方法并配合适当的匹配网络
实现超宽带和小型化的性能。
这些结论为本文研究天线宽带化与小型化提供了重要的理论和依据。
本文对宽带匹配网络的设计进行了研究,介绍了宽带匹配网络设计的实频数据法。
该方法只需要天线一些离散的频率点上获得阻抗输入值即可进行优化设计,工程应用性强,原...
【英文摘要】With the development of communication technology, the miniature and broadband of electrical devices become more significant than ever, and the original narrowband
antennas could not meet the requirement of the modern communication technology, such as multi-frequency,
jump-frequency, the broadband and miniature devices. The broadband and miniature antennas which have the
characteristics with large communication capacity and good
anti-interference capability not only make full use of limited space, but also c...
【关键词】宽带天线小型化加载宽带匹配网络遗传算法实
频数据法
【英文关键词】broadband antennas miniaturization loaded broadband matching network Genetic Algorithm(GA)
【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发
【目录】小型化宽带加载天线的研究摘要
5-6Abstract6-7目录8-10第1章绪论
10-19 1.1 研究背景和意义10-11 1.2 天线性能参数
11-14 1.3 国内外研究现状和趋势14-17 1.4 论文的
主要内容和安排17-19第2章天线计算方法
19-27 2.1 矩量法基本原理19-21 2.2 线天线的矩量
法求解21-22 2.3 金属导体面模型22-23 2.4 线面连
接点处的计算模型23-24 2.5 矩量法仿真软件介绍
24-26 2.6 本章小结26-27第3章天线宽带化与小型
化27-43 3.1 电小天线27-28 3.2 宽带振子天线
28-34 3.2.1 双锥天线29-30 3.2.2 三角形偶极天线30 3.2.3 盘锥天线30-31 3.2.4 套筒天线
31-32 3.2.5 分形天线32-33 3.2.6 线结构的双锥天线33-34 3.3 加载天线34-38 3.3.1 顶部加载
34-35 3.3.2 介质加载35-36 3.3.3 分布加载
36-37 3.3.4 集总元件加载37-38 3.4 宽带匹配网络38-42 3.5 天线的计算机辅助优化设计42 3.6 本章小结42-43第4章遗传算法43-51 4.1 遗传算法
43-44 4.2 编码与解码44-45 4.2.1 编码
44 4.2.2 解码44-45 4.3 适应度函数45 4.4 遗传算法常用算子45-47 4.4.1 选择算子45-46 4.4.2 交叉算子46 4.4.3 变异算子46-47 4.5 遗传算法控制条件47-48 4.5.1 群体规模47 4.5.2 遗传算法终止条件47 4.5.3 最优保存策略47-48 4.6 遗传算法的性能测试48-50 4.7 本章小结50-51第5章宽带加载小型化天线设计实例51-68 5.1 一体化仿真的基本框架
51-53 5.2 100-2000MHz单极子加载天线的研究
53-57 5.3 50-1000MHz单极子加载天线的研究
57-60 5.4 宽带折叠单极子加载短波天线60-66 5.5 本章小结66-68第6章总结与展望68-69致谢
69-70参考文献70-74附录74-76。