超宽带天线设计与研究讲解
钻石形超宽带天线设计与研究
摘要近年来，微带天线由于其体积小、重量轻、制作简单和成本低等优点，引起了人们的广泛兴趣。
但是微带天线的缺点也很明显，带宽窄、效率低，这时超宽带微带天线应运而出，通过对微带天线的优化，使其达到超宽带的要求，有效克服了天线带宽窄的问题。
2002年，FCC公布了超宽带天线的通信标准：3.1GHz-10.6GHz。
如今移动通信设备和终端呈现小型化的发展趋势，这更使得超宽带微带天线的研究与应用成为了当今的热点。
超宽带技术具有很大的应用前景，可应用于无线通信、雷达、短距探测等。
本文介绍了天线的基本电参数以及微带天线的馈电方式、辐射原理以及分析方法，并对矩形微带天线进行了仿真研究，研究了贴片长度和阻抗匹配器宽度对天线性能的影响；而由于研究的是超宽带天线，本文还对超宽带天线进行了简要的介绍和分析。
本文的主要内容是设计一款钻石型超宽带天线并对其进行一定的优化，使其能满足超宽带的要求。
首先，根据微带天线的基本理论，设计出了天线原型。
接下来，分析了天线的接地板、辐射贴片、介质板的厚度对于天线性能的影响。
最后分析和总结，完成天线的设计。
完成的天线工作频带涵盖了整个UWB频段,并且带宽远比设计要求的要大得多，相对带宽达到130%，在此范围内天线的回波损耗低于-10dB，最大辐射方向的增益为4.24dB。
关键词：微带天线;超宽带;钻石形超宽带天线AbstractIn recent years, because of its small size, light weight, simple production and low cost, the microstrip antenna has aroused people's wide interests.. But the disadvantage of the microstrip antenna is obvious,for exmple narrow bandwidth, low efficiency, then Ultra Wideband Microstrip antenna should be shipped out, through the optimization of the microstrip antenna,it meet the requirements of ultra wideband, effectively overcome the disadvantage，the narrow bandwidth of the antenna.In 2002, FCC announced the communication standards of UWB Antenna: 3.1GHz-10.6GHz. Moile communication equipment and terminals arepresenting a trend of miniaturization, which makes the research and application of UWB microstrip antenna become a hot spot today. UWB technology has great application prospect, can be used in wireless communication, radar, short detection etc..In this paper, we introduced the antenna's basic electrical parameters and the feed mode of microstrip antenna, radiation theory and analysis method, then we research the simulation of the rectangular microstrip antenna , research patch length and impedance matching device width on the performance of the antenna; and because it is the study of ultra wide band antenna. This paper also introduced and analyzed ultra wideband antenna briefly .The main content of this paper is to design a diamond type ultra wideband antenna and optimize it, so that it can meet the requirements of UWB.. Firstly, according to the basic theory of microstrip antenna, the antenna prototype is designed.Next, the influence of the antenna's grounding, the radiation patch, the thickness of the dielectric plate on the antenna performance is analyzed.Finally, the design of the antenna is analyzed and plete antenna operating band covers the whole UWB frequency band and bandwidth is much larger than design requirements , relative bandwidth reaches 130%. Within this range of the antenna return loss below - 10dB, the maximum radiation direction of the gain is 4.24dB.Key words:microstrip antenna; UWB; diamond shaped UWB antenna目录第1章绪论 (1)1.1 研究目的及其意义 (1)1.2 当今天线的研究方向 (2)1.3 论文主要内容 (3)1.4 小结 (3)第2章天线的理论基础 (4)2.1 天线的电参数 (4)2.1.1 方向图 (4)2.1.2 增益 (4)2.1.3输入阻抗 (4)2.1.4 频带宽度 (5)2.1.5 驻波比 (5)2.2 微带天线 (6)2.2.1 微带天线概述 (6)2.2.2微带天线的馈电方式 (7)2.2.3微带天线的辐射原理 (8)2.2.4 微带天线的分析方法 (9)2.3 超宽带天线 (12)2.3.1超宽带天线简介 (12)2.3.2 超宽带无线通信的优势与缺点 (13)2.3.3 超宽带天线的应用 (18)2.4小结： (19)第3章矩形微带天线仿真与分析 (20)3.1 仿真软件简介 (20)3.2 设计指标 (24)3.3 确定尺寸 (24)3.4 矩形微带天线仿真及分析 (25)3.5小结： (29)第4章钻石形超宽带天线设计与优化 (30)4.1钻石形超宽带天线设计指标 (30)4.2钻石形超宽带天线初始设计与仿真 (30)4.3 钻石形超宽带天线的参数对于天线的影响 (32)4.3.1天线接地板 (32)4.3.2钻石形微带贴片 (37)4.3.3介质板的厚度 (42)4.4 钻石形超宽带天线的优化 (43)4.4.1 天线优化分析 (43)4.4.2 天线优化尺寸及结果 (43)4.5小结： (47)总结 (48)致谢........................................................................................................................... 错误！未定义书签。
新型双频段超宽带双极化天线的研究与设计
5、个性化服务：根据客户的个人特点和需求，提供个性化的服务方案，使客 户感受到电信企业对他们的和重视，从而降低他们的流失率。
五、总结
自我网络特征对电信客户流失有着深远的影响。电信企业应当充分利用社会网 络分析的理论和方法，深入理解客户的自我网络特征及其对客户决策的影响机 制。通过提升品牌形象、提高服务质量、完善信息传播渠道、社区营销以及提 供个性化服务等策略，降低客户的流失率，提高客户的忠诚度和满意度。在未 来的研究中，我们还将进一步探讨如何利用自我网络特征进行精准营销和服务 优化的问题。
在优化过程中，我们采用了电磁仿真软件对天线进行了仿真和优化。通过调整 贴片的形状、大小、位置以及馈电结构，我们成功地实现了天线的双频双圆极 化特性，并获得了良好的电气性能。
天线的尺寸为25mm×25mm，具有体积小、重量轻、易于集成等优点。此外， 天线还具有良好的通用性，可以广泛应用于无线通信、卫星通信、物联网等领 域。
3、完善信息传播渠道：电信企业应当充分利用客户之间的信息传播，提高正 面的口碑和影响力。同时，通过反馈和评价系统，及时获取客户的反馈，了解 他们的需求和期望，以便进行有效的改进。
4、社区营销：通过举办线上线下的社区活动，将客户聚集在一起，增强他们 的互动和参与感，从而提高他们对品牌的忠诚度和满意度。
二、超宽带双极化天线的分析与 设计
在设计超宽带双极化天线时，首先需要考虑的是选择合适的辐射单元和阻抗匹 配网络。一般来说，辐射单元可以选择十字形、圆形、蝴蝶形等，而阻抗匹配 网络则可以通过使用串联电阻、并联电阻或者传输线进行设计。
进一步地，可以通过调整辐射单元和阻抗匹配网络的结构和参数，来实现超宽 带双极化天线的性能优化。例如，可以通过调整辐射单元的尺寸、形状以及位 置，来控制天线的辐射方向和增益；通过优化阻抗匹配网络的设计，可以提高 天线的阻抗带宽和辐射效率。
超宽带天线的研究与设计
图3给出了不同p2l值时天线S11的仿真结果，可以看出改变p2l的值对7 GHz处的S11值有明显改善作用。当p2l=5.0 mm时，7 GHz处的S11值变化明显由原先的-11.334 dB下降到-37.6264 dB。
图4给出了不同p1x值时天线S11的仿真结果，可以看出改变p1x对7 GHz处的S11值有明显改善，且当p1x=0.20 mm时，7 GHz附近的S11在-10 dB以下，并且带宽最大，达到2.68~12.63 GHz。
图11开槽的正面结构模型
图12不同fl3时S11与频率的关系图图13增益图
5 结论
本文所设计的差分超宽带天线，实现了2.5~13 GHz的工作带宽，辐射特性良好。天线尺寸为：p2l=5.0 mm、p2x=2.7 mm、p1l=5.4 mm、p1x=0.20 mm、cr=13.4 mm。利用折合形开槽技术在两贴片上分别对称开槽，在5GHz处实现了阻带特性。
Research and Design of Ultra-wideband Microstrip Antenna
Li Qing-Ya, Li Xi, Tang Hong-Shen
超宽带天线的研究报告
超宽带天线的研究报告一、引言在当今无线通信领域，超宽带技术因其具有高速率、低功耗、高精度定位等优势而备受关注。
而超宽带天线作为超宽带系统的关键组成部分，其性能的优劣直接影响着整个系统的通信质量和效率。
因此，对超宽带天线的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、超宽带天线的基本原理超宽带天线是指能够在很宽的频带上工作的天线，其相对带宽通常大于 20%。
超宽带天线的工作原理基于电磁波的辐射和接收，通过天线结构的设计和优化，实现对宽频带内电磁波的有效辐射和接收。
超宽带天线的主要性能指标包括带宽、增益、方向性、阻抗匹配等。
带宽是衡量超宽带天线性能的关键指标，它决定了天线能够工作的频率范围。
增益表示天线在特定方向上辐射或接收电磁波的能力，方向性则描述了天线辐射或接收电磁波的方向性特征，阻抗匹配则影响着天线与传输线之间的能量传输效率。
三、超宽带天线的类型（一）单极子天线单极子天线是一种常见的超宽带天线类型，其结构简单，通常由一个垂直的金属导体构成。
单极子天线具有较宽的带宽和良好的辐射特性，但方向性较差。
（二）偶极子天线偶极子天线由两个长度相等、方向相反的金属导体组成。
它在超宽带应用中具有较好的性能，但其尺寸相对较大。
（三）平面天线平面天线是一种结构紧凑、易于集成的超宽带天线类型，如平面单极子天线、平面偶极子天线等。
平面天线具有低剖面、易于制造等优点，在无线通信设备中得到了广泛应用。
（四）缝隙天线缝隙天线是在金属平面上开缝隙形成的天线，通过控制缝隙的形状和尺寸来实现超宽带特性。
缝隙天线具有低剖面、重量轻等优点，但带宽相对较窄。
四、超宽带天线的设计方法（一）数值计算方法数值计算方法是超宽带天线设计中常用的方法之一，如有限元法（FEM）、时域有限差分法（FDTD）等。
这些方法可以精确地模拟天线的电磁场分布和性能，但计算量较大，耗时较长。
（二）经验公式法经验公式法是基于大量实验数据和理论分析得出的一些经验公式，通过这些公式可以快速估算天线的性能参数，为天线设计提供初步的参考。
超宽带平面正弦天线与设计概要
超宽带平面正弦天线与设计
本文对超宽带平面正弦天线的设计理论及实现方法进行了研究。
研究内容主要分为三部分:1、研制了3～15GHz的常规两臂平面正弦天线;2、研制了3～15GHz的带有小型化馈电巴伦的两臂平面正弦天线;3、研制了3～15GHz的
四臂平面正弦天线。
传统的平面螺旋天线,如阿基米德螺旋天线和等角螺旋天线存在极化方式单一的不足之处,而正弦天线除了具有传统平面螺旋天线所具有的超宽带、圆极化、单孔径的优点外,还具有独特的“全极化”特性。
本文在超宽带理论和大量仿真计算的基础上,分析了正弦天线结构、介电常数等参数的变化对天线性能的具体影响,在此基础上设计制造了三款正弦天线实物样机,并在微波暗室进行了实验测试。
首先设计了工作频段为3～15GHz的两臂平面正弦天线,为了实现天线的输入阻抗与50?同轴电缆的良好匹配,设计了用于该天线平衡馈电的指数渐变微带巴伦。
为了弥补该巴伦纵向尺寸过大的缺陷,设计了“小型化”的微带巴伦,并用于两臂正弦天线的馈电,在保持原天线电特性的基础上,显著降低了整个天线系统的纵向几何尺寸。
同时,为实现正弦天线的“全极化”特性,设计了带双巴伦馈电结构的四臂正弦天线。
上述三款天线均进行了实物样机的研制,并对其进行了测试,结果表明天线和巴伦在工作频段内较好地符合了设计预期,能够满足工程应用要求。
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陈振华;。
超宽带天线设计及共形阵列综合研究
超宽带天线设计及共形阵列综合研究超宽带天线设计及共形阵列综合研究随着无线通信技术的快速发展，越来越多的应用场景对高速、大容量的数据传输进行需求。
超宽带（Ultra-Wideband，简称UWB）通信作为一种新型的无线通信技术，以其高速、低功耗、抗干扰等特点成为各行各业关注的热点研究方向之一。
天线作为无线通信系统中的重要组成部分，对整个系统的性能起着至关重要的作用。
因此，超宽带天线的设计和优化成为了研究的一个重点。
首先，超宽带天线的设计需要满足很宽的工作频带要求。
传统的窄带天线由于其设计出的频率范围较窄，难以满足超宽带通信系统的需求。
因此，设计超宽带天线的关键在于拓宽其频率响应。
一般使用宽带螺旋天线或宽带微带天线等结构来实现宽频带的要求。
此外，通过优化天线的尺寸和形状，可以进一步拓宽频率响应。
在设计过程中，需要合理选择和优化各种参数，如天线长度、宽度、高度、介电常数等，以实现超宽带的操作频带。
其次，共形阵列作为一种新型的多天线系统结构，可以有效地提升天线阵列的性能。
共形阵列通过将天线设计成与其外部环境相似的形状，并布置在特定的位置上，以提高系统对信号的接收和发射效果。
在超宽带通信系统中，共形阵列能够有效地实现波束形成、多路径干扰抑制等功能。
因此，研究超宽带天线与共形阵列结合的方法，对提升超宽带通信系统的性能具有重要意义。
在超宽带天线的设计和共形阵列的研究中，可以采用多种方法和技术。
例如，可以使用计算电磁学模型进行仿真分析，通过优化算法和优化工具进行参数调整和优化，并利用实验方法对设计结果进行验证。
在设计过程中，还需考虑天线的辐射特性、增益、极化特性、效率等因素，并与系统需求相匹配。
此外，还需要考虑到天线的重量、成本等实际应用要求。
综上所述，超宽带天线设计及共形阵列是一个复杂而重要的研究领域。
通过合理的设计和优化，可以提高超宽带通信系统的性能，满足各种应用场景对高速、大容量数据传输的需求。
未来，随着无线通信技术的不断发展和应用场景的不断拓展，超宽带天线设计及共形阵列的研究将越来越显得重要和迫切综合上述所述，超宽带天线设计及共形阵列的研究对于提升超宽带通信系统的性能具有重要意义。
超宽带穿墙雷达天线研究与设计
摘要摘要穿墙雷达系统能对不透明障碍物等复杂环境下的生命迹象进行探测和定位，在城市恐怖袭击绑架和消防救援等活动中具有非常重要的作用和意义。
冲激体制的穿墙雷达是一款具有集穿透性强、抗干扰能力强、隐蔽性能好、距离向分辨率高等优点的探测能力比较优秀的穿墙雷达。
而天线作为穿墙雷达系统中重要的组成部分，天线的好坏直接影响雷达系统的性能，因此设计一款性能较佳的天线是非常重要的，而这也是本设计的目标。
本设计的工作和内容主要包括以下几个部分：首先，简要分析和概述了穿墙雷达系统的背景以及其实际应用意义，调研和分析了国内外研究现状和发展。
研究和分析了1GHz~10GHz频段信号对各种墙体穿透能力，以及结合系统体积、雷达信号波形和冲激体制最终确定以1.5GHz~4.5 GHz频段的高斯脉冲加载3GHz正弦波信号作为穿墙雷达信号。
然后对穿墙雷达信号频段进行分析知其为超宽带信号。
分析出适合此类穿墙雷达的天线主要为宽带微带型天线和超宽带天线。
简单介绍微带天线扩展带宽的方法并介绍和对比几种超宽带天线，最终确定带渐变槽的单极子天线和Vivaldi天线作为该系统的终点研究方向。
因而进行概述Vivaldi天线的原理、发展和馈电结构、为本文的设计作铺垫。
其次，设计了一款适合穿墙雷达的天线带渐变槽的单极子天线，详细阐述了该天线的设计过程并对其进行分析。
该天线有一个优点就是体积小它的体积是后面设计的Vivaldi天线的体积的50%，而且带渐变槽的单极子天线的高频特性非常好达到了11GHz。
并且通过分析其时域特性，表明其具有良好的时域特性。
最后，从Vivaldi天线的结构到设计给出了详细分析和计算。
设计主要包括馈电结构和槽线渐变辐射器的计算和设计。
然后对天线整体性能进行描述并分析其仿真和测试结果。
主要包括频域的回波损耗、辐射方向图以及峰值增益和时域的辐射波形、振铃现象、时域方向图以及保真系数等方面的分析。
通过比较这两款天线性能，最终选择Vivaldi天线作为穿墙雷达系统的收发天线。
超宽带滤波天线研究与设计
超宽带滤波天线研究与设计DAI Tianyao【摘要】文中提出了一种新型小尺寸具有三阻带特性的UWB天线.所设计的天线基本几何结构由耦合馈电结构、圆形辐射贴片和互补开口谐振环(CSRR)组成.通过在结构简单的圆形单极子天线中引入地面开槽结构、贴片开互补谐振环技术实现了三阻带的超宽带滤波天线.仿真和测试结果表明该天线在3 ～8 GHz频率范围内,回波损耗＜-10 dB,并且在中心频率点3.5 GHz(WIMAX)、5.5 GHz(WLAN)和7.5 GHz(卫星通信频段)处,产生明显阻带作用.在宽频通带范国内驻波比均小于2,在频点3.2 GHz、4.5 GHz和6.5 GHz处天线的E面呈”8”字形,且H面具有良好的全向性,证明文中提出的UWB天线满足超宽带三阻带滤波天线的设计要求.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2018(031)012【总页数】4页(P34-37)【关键词】超宽带;滤波天线;小型化;互补开口谐振环;微带天线;三阻带【作者】DAI Tianyao【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TN82超宽带(Ultra Wideband，UWB)无线技术作为一种新的无线通信技术，越来越受到人们的重视。
UWB是一种具有抗干扰性能强、系统容量大、发送功率小、传输速率高等优点的无载波通信技术。
按照美国联邦通信委员会的规定， 3.1～10.6 GHz之间的频段划分为超宽带系统使用的范围。
然而在超宽带通信频段范围内依然存在着一些窄带通信系统[1-6]。
滤波器和天线作为射频前端电路最重要的两个无源元器件，一直是学者们研究的热点和重点。
传统的滤波天线设计方法仅仅考虑了器件本身的性能，通过级联匹配网络，并没有从整体范围进行考虑。
若将天线与滤波器集成设计成为滤波天线，可使天线同时具有辐射和滤波功能[7-8]，有效减小三维封装的尺寸和面积，进一步实现无线通信系统的小型化。
目前发表的文献中已提出大量单阻带及双阻带天线，然而三阻带天线甚至具有更多阻带的天线依然较少。
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超宽带天线的研究与设计中文摘要近几年来，超宽带天线的研究已经成为热潮。
本文的思想也是研究小型化超宽带平板天线，让其在生活中的硬件设计产品中满足超宽带天线的技术需要。
因为超宽带天线在WiMAX和WLAN的窄带系统和装载切口天线设计结构上产生的影响。
实现WiMAX和WLAN频带的双凹槽在超宽带天线结构设计。
在设计过程中主要是使用HFSS软件进行天线结构的仿真优化。
主要利用了HFSS软件仿真和天线结构的优化设计过程。
我们针对其超宽带天线的性能参数，相应的提升平面单极子天线的基础研究。
传统平面单极子天线与狭槽，狭槽装载方法的横截面，提出了几种平面单极子天线从频域和时域研究，从而从单极子天线的相关性能参数出发，研究平面单极子天线在频率范围为3.1GHZ-11GHZ，使超宽带天线能够达到市场对硬件方面的应用需求。
关键词：平面单极子天线；超宽带；HFSS仿真IResearch and design of ultra-wideband antennaAbstractIn recent years, the research of ultra-wideband antenna has become a boom. Thought of this paper is to study ultra-wideband planar antenna miniaturization, let the life in the hardware design of the product satisfy the need of ultra-wideband antenna. Because of ultra-wideband antenna in WLAN and WiMAX narrowband systems and the impact loading of incision on the antenna design. Both WiMAX and WLAN band grooves in the ultra-wideband antenna structure design. In the design process is mainly using HFSS software for simulation of antenna structure optimization. Mainly using HFSS software simulation and optimization of the antenna structure design process. We according to the performance of ultra-wideband antenna parameters, the corresponding increase of planar monopole antenna of basic research. Traditional planar monopole antenna and the slot, slot loading method of cross section, and puts forward several planar monopole antenna from frequency domain and time domain research, thus starting from the related performance parameters of monopole antenna, the planar monopole antenna in the frequency range of 3.1 GHZ - 11 GHZ, the ultra-wideband antenna can meet the market demand for hardware applications.Key words: Planar monopole antenna; Ultra-Wideband; HFSS simulation目录I中文摘要 (I)Abstract (I)第1章绪论........................................................................................................... - 3 -1.1 研究背景...................................................................................................... - 3 -1.2 超宽带天线的研究现状.............................................................................. - 4 -1.3 研究趋势...................................................................................................... - 6 -第2章超宽带天线的理论基础........................................................................... - 7 -2.1 超宽带天线的基本理论.............................................................................. - 7 -2.1.1 超宽带天线的结构原理....................................................................... - 7 -2.1.2 超宽带信号的时域辐射....................................................................... - 7 -2.2 超宽带天线的性能参数.............................................................................. - 9 -第3章超宽带天线结构设计与仿真.................................................................. - 11 -3.1 超宽带天线结构与尺寸参数..................................................................... - 11 -3.2 超宽带天线性能仿真................................................................................ - 14 -第4章超宽带天线测试与分析......................................................................... - 17 -4.1 S11参数及带宽.......................................................................................... - 17 -4.2 驻波比VSWR ........................................................................................... - 18 -4.3 增益方向图................................................................................................ - 20 -4.4 弯曲特性.................................................................................................... - 22 -第5章总结与展望............................................................................................. - 27 -5.1 总结............................................................................................................ - 27 -5.2 下一步工作计划与展望............................................................................ - 27 -参考文献............................................................................................................... - 29 -II第1章绪论1.1研究背景UWB天线技术，对无线通信的更进一步发展具有变革性的作用。
在20世纪60年代，超宽带无线技术在原先是应用在国家保密军事方面上的技术，近几年来天线在民用的方面得到了快速的发展，在天线的应用原理中，天线将电磁能辐射到系统的其他硬件工作当中。
在超宽带天线的传输过程中当超宽带天线所接收的传输信号作为接收天线进行传输时，来完成超宽带天线的电磁能量接收的辐射射入，将他提供给RF接收器部分进行有效的利用。
自从国家把军用天线的一部分频段应用于民用，天线的研究就成为广大研究者的热潮，分别应用于雷达，电台，探测器，对讲机，无绳电话，无线局域网，移动电话，遥控装置等，带动超宽带天线技术在近几年来迅速的发展。
国家军用通过限制有限的频谱资源，使无线通信系统之间的干扰问题日益明显，因此，兼容系统逐步出现，兼容系统的优点之一是能够覆盖多个通信频带在相同的时间应用一个频道，从而大大降低天线系统的数量，有利于天线的有限台的合理分布，有利于整合通信和小型化系统，兼容系统并减少系统等待从而浪费制造的成本。
超宽带天线硬件系统对全向辐射、阻抗带宽、磁场辐射程度和天线的大小尺寸部分都是非常严格的。