西電CAD大作業(yè)微帶_第1頁
西電CAD大作業(yè)微帶_第2頁
西電CAD大作業(yè)微帶_第3頁
西電CAD大作業(yè)微帶_第4頁
西電CAD大作業(yè)微帶_第5頁
已閱讀5頁,還剩3頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

1、西安電子科技大學天線CAD大作業(yè)微帶天線姓名:班級:學號:微帶天線基本要求:工作頻帶1.1-1.2GHz,帶內(nèi)增益4.0dBi,VSWR2:1。微波基板介電常數(shù)為=6.0 ,厚度H5mm,線極化??偨Y設計思路和過程,給出具體的天線結構參數(shù)和仿真結果,如VSWR、方向圖等。(80分)拓展要求:檢索文獻,學習并理解微帶天線實現(xiàn)圓極化的方法,嘗試將上述天線設計成左旋圓極化天線,并給出軸比計算結果。(20分)一 微帶天線1.結構與分類微帶天線是近30年來逐漸發(fā)展起來的一類新型天線。早在1953年就提出了微帶天線的概念,但并未引起工程界的重視。在50年代和60年代只有一些零星的研究,真正的發(fā)展和使用是在

2、70年代。常用的一類微帶天線是在一個薄介質(zhì)基(如聚四氟乙烯玻璃纖維壓層)上,一面附上金屬薄層作為接地板,另一面用光刻腐蝕等方法作出一定形狀的金屬貼片,利用微帶線和軸線探針對貼片饋電,這就構成了微帶天線。當貼片是一面積單元時,稱它為微帶天線;若貼片是一細長帶條則稱其為微帶振子天線。長為L,寬為W2的矩形微帶天線元可看作一般低阻傳輸線連接兩個輻射縫組成。L為半個微帶波長即為g/2時,在低阻傳輸線兩端形成兩個縫隙a-a和b-b,構成一二元縫陣,向外輻射。另一類微帶天線是微帶縫隙天線。它是把上述接地板刻出窗口即縫隙,而在介質(zhì)基片的另一面印刷出微帶線對縫隙饋電。按結構特征把微帶天線分為兩大類,即微帶貼片

3、天線和微帶縫隙天線;按形狀分類,可分為矩形、圓形、環(huán)形微帶天線等。按工作原理分類,無論那一種天線都可分成諧振型(駐波型)和非揩振型(行波型)微帶天線。前一類天線有特定的諧振尺寸,一般只能工作在諧振頻率附近;而后一類天線無諧振尺寸的限制,它的末端要加匹配負載以保證傳輸行波。2.微帶天線的性能微帶天線一般應用在150GHz頻率范圍,特殊的天線也可用于幾十兆赫。和常用微波天線相比,有如下優(yōu)點:(1)體積小,重量輕,低剖面,能與載體(如飛行器)共形(2)電性能多樣化。不同設計的微帶元,其最大輻射方向可以從邊射到端射范圍內(nèi)調(diào)整;易于得到各種極化(3)易集成。能和有源器件、電路集成為統(tǒng)一的組件。3.分析方

4、法微帶天線進行工程設計時,要對天線的性能參數(shù)(例如方向圖、方向性系數(shù)、效率、輸入阻抗、極化和頻帶等)預先估算,這將大大提高天線研制的質(zhì)量和效率,降低研制的成本。這種理論工作的開展,帶來了多種分析微帶天線的方法,例如傳輸線、腔模理論、格林函數(shù)法、積分方程法和矩量法等。用上述各種方法計算微帶天線的方向圖,其結果是一致的,特別是主波束。二 設計思路和過程1.根據(jù)設計要求 選中心頻率為 = 1.15GHz、厚度設為h=4mm,參考HFSS應用詳解的微帶天線設計實例,由天線幾何結構參數(shù)推導計算公式求得相關參數(shù):介質(zhì)基板厚度:h=4mm介電常數(shù)為: 矩形貼片的寬度: 有效介電常數(shù): 等效縫隙長度: 矩形貼

5、片的實際長度: 對于同軸饋電的微帶貼片天線,在確定貼片長度L和寬度W之后,還需要確定同軸饋電的位置,饋點的位置會影響天線的輸入阻抗。在微波應用中通常使用50的標準阻抗,因此需要確定饋電的位置使天線的輸入阻抗等于50歐姆。對于 模式,在W方向上電場強度不變,因此理論上W方向上任意一點都可以作為饋電,一般情況在W方向上饋電位置選取在中心點。在L方向上電場有的改變,因此在L長度方向上,從中點到兩側,阻抗逐漸變大,輸入阻抗等于50歐姆時饋電位置可以由下式計算式中 求解得參考地長度 ;寬度 應該模型選取參考地的長度和寬度分別為: 2.用HFSS根據(jù)相關參數(shù)創(chuàng)建微帶天線模型:(1)創(chuàng)建參考地(2)創(chuàng)建介質(zhì)

6、板層(3)創(chuàng)建微帶貼片(4)創(chuàng)建同軸饋線的內(nèi)芯(5)創(chuàng)建信號傳輸端口面(6)創(chuàng)建輻射邊界條件模型如圖: 饋電位置3.設置激勵端口完成后,求解設置。4.設計檢查和運行仿真分析5.查看相關結果圖。三仿真結果分析1.天線的S11參數(shù)2查看天線的S11參數(shù)的史密斯圓圖天線的歸一化阻抗為(0.3961+j0.5784)3.3D增益方向圖E面方向圖H面方向圖3D增益仿真模型4選取1.15GHz某一處的軸比矩形微帶天線的極化方式為線極化四.微帶矩形天線的寬頻帶和圓極化1.改變貼片結構這種方法包括:采用多貼片結構,電磁耦合饋電;在貼片或接地板上開槽;在電路中采用非線性調(diào)制元件,如變?nèi)荻O管。采用多貼片結構,它

7、是通過寄生耦合,利用每個貼片天線的諧振中心頻率各不相同,而各個諧振帶寬又相互交叉,使整個天線的總體帶寬展寬。根據(jù)類似的原理已研制成了多層貼片構成的微帶天線。但這樣會增加微帶天線的厚度。在微帶貼片天線的不同位置開不同形狀的槽或縫隙,可等效成引人阻抗匹配元件,使微帶天線的饋電端形成多級的等效諧振電路,從而實現(xiàn)頻帶的展寬。使用這一方法的一個成功的例子是微帶U型槽天線,U型槽微帶天線中心頻率1815MHz,相對帶寬達到27.5%。2.采用特殊基板這種方法包括:采用楔形或階梯形基板;采用非線性基板材料。用非線性基板材料也可以拓寬微帶天線的頻帶,如采用鐵氧體材料作為基板材料,其電磁特性可顯著縮小天線尺寸,

8、還有鐵氧體具有非線性的色散特性,其有效磁導率隨頻率的升高而減低,由實驗知鐵氧體基板的微帶天線具有多諧特性,可以在不同頻率上對應同一貼片尺寸,從而實現(xiàn)展寬微帶天線的帶寬。但采用鐵氧體其損耗較大,效率較低。3.極化特性:各種利用貼片形狀微擾、切槽加載和多饋點組合等技術實現(xiàn)的圓極化天線在固定波束的角域內(nèi)可提供寬頻帶、高極化純度的性能。困難的是在寬頻帶、寬角域內(nèi)保持高極化純度,以適應固態(tài)有源相控陣輻射單元的要求。此外,為了用于極化分集或收發(fā)極化隔離的系統(tǒng)已制成多種型式的雙饋雙正交極化微帶貼片單元,但性能受制于陣列環(huán)境和饋線布局、其極化隔離度還有待改進。4.基于以上方法為了改變天線的極化特性,特作切角處理。大多數(shù)情況下,矩形微帶天線工作于線極化模式,但是通過采用特殊的饋電機制及對微帶貼片的處理,它也可以工作于圓極化和橢圓極化模式。圓極化的關鍵是激勵起兩個極化方式相互正交的線極化波,當這兩個模式的線極化波幅度相等,且相位相差90度時,就能得到圓極化的輻射。矩形微帶天線獲得圓極化特性的饋電方式有兩種:一種是單點饋電,另一種是正交饋電。本文采用單點饋電。列舉了開槽和改變饋電位置等多種方法,仿真結果不理想,時間有限,有待優(yōu)化。五 總結:通過天線CAD該課程的學習,對天線有了更深的認識,通

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論