基于频域天线的设计及测试

基于频域天线的设计及测试电子科技大学计算电磁学及应用实验室肖绍球熊江基于频域天线的设计及测试电子科技大学时域天线：宽带、时域特性频域天线：窄带、频域特性dipolemonopoleloopYaki-Udapatchbiconicalplanarmonopolehelix(spiral)log-periodicslot时域天线：宽带、时域特性频域天线：窄带、频域特性dipole

内容提要第一部分实验原理第二部分测试方法第三部分任务题目内容提要第一部分实验原理第一部分实验原理第一部分实验原理天线（辐射）问题求解的一般思路天线（辐射）问题求解的一般思路1.半波振子天线1.半波振子天线由无穷小偶极子积分得到远场由无穷小偶极子积分得到远场取l=λ/2取l=λ/2输入阻抗同轴线馈电与巴仑设计输入阻抗同轴线馈电与巴仑设计2.折合振子ABDCλ/2λ/2CBDA将折合振子视作辐射器，其辐射功率为将折合振子视作电路的终端元件，其输入功率为考虑理想状态效率为1,则2.折合振子ABDCλ/2λ/2CBDA将折合振子视作辐射3.八木天线对有源振子对引向器对反射器3.八木天线对有源振子对引向器对反射器drivendipoledirectorreflectorTVorUHFreceiversdrivendipoledirectorreflector4.环天线无穷小电偶极子λ/10波长电小环4.环天线无穷小电偶极子λ/10波长电小环单圈电小环输入阻抗多圈电小环输入阻抗单圈电小环输入阻抗多圈电小环输入阻抗不同尺寸环天线的辐射特性不同尺寸环天线的辐射特性馈电方法twinlinefedcoaxiallinefed馈电方法twinlinefedcoaxialline优点剖面低、体积小、重量轻、制作成本低易于共形化设计并与有源器件和电路集成为单一模块缺点带宽狭窄效率较低传统解析方法传输线模型分析法（R.Munson，1974）空腔模型分析法（Y.T.Lo，1979）并矢格林函数法模式展开法数值分析方法矩量法（常用全波仿真软件：IE3D、FEKO等）时域有限差分法（常用全波仿真软件：XFDTD等）有限元法（常用全波仿真软件：HFSS、COMSOL等）有限积分法（常用全波仿真软件：CST等）应用民用方面：移动通信终端、医用探头、环境监测军事方面：机载、星载、弹载雷达、卫星通信等5.贴片天线优点缺点传统解析方法数值分析方法应用5.贴片天线研究内容和背景贴片天线的空腔模型分析法基本假设薄基片（h<<λ），腔内电场仅有Ez分量且不随z而变，腔内仅存在TM模式上下为电壁（PEC），四周为磁壁（PMC）忽略边缘场内场分布研究内容和背景贴片天线的空腔模型分析法基本假设内场分布谐振频率（TMmnp模）前几个模式谐振频率（L>W>h）谐振频率（TMmnp模）前几个模式谐振频率（L>W>h）ActualSourcesJ,MEquivalentSourcesJs,MsFindEquivalentProblem(N,L)ActualSourcesEquivalentSourc贴片天线的TM010模equivalentmagneticcurrentsEfield“边射辐射”（broadsideradiation）研究内容和背景内场分布谐振频率贴片天线的TM010模equivalentmagneti基于频域天线的设计及测试馈电方法馈电方法设计要点要求：设计工作频率为fr的矩形贴片天线，确定贴片尺寸W,L确定基板参数εr，h确定W:确定延伸长度：确定L：设计要点确定基板参数εr，h馈点选择馈点选择设计实例设计实例第二部分测试方法反射系数、驻波比、回波损耗(归一化)方向图增益第二部分测试方法反射系数、驻波比、回波损耗术语定义相互关系全反射无反射反射系数ReflectionCoefficient电压驻波比VoltageStandingWaveRatio回波损耗ReturnLoss0全反无损∞全损无反反射系数、驻波比、回波损耗的定义及其相互关系术语定义相互关系全反射无反射反射系数电压驻波比回波损耗0∞反设计一个频率范围900MHz的全向辐射半波振子天线，同轴线馈电，使用巴仑保持方向图良好设计一个频率范围为470－476MHz的全向辐射折合振子天线，双线馈电在1和2中选择一个将其扩展为八木天线使其具有强定向性设计一个中心频率为200MHz的圆环天线，可考虑双线和同轴线馈电设计一个中心频率为2.4GHz的矩形贴片天线，采用同轴探针背馈设计一个中心频率为10GHz的矩形贴片天线，采用微带线侧馈第三部分任务题目设计一个频率范围900MHz的全向辐射半波振子天线，同轴线人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过