基本信息
- 項目名稱：
- 具有復合型拋物線邊界反射器的寬帶高增益引向天線
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 具有復合型拋物線邊界長反射器的印刷寬帶高增益引向天線，該天線具有低剖面、帶寬寬、增益高，饋電簡單等特點。該天線可以在2.12-3.37GHz的頻率范圍內滿足反射系數低于-10dB，在該頻率范圍內的增益為4.0-5.4dBi，較為穩(wěn)定，其尺寸僅為110mm×50mm，可以應用于WLAN領域。
- 詳細介紹：
- 提出了一種具有復合型拋物線邊界長反射器的印刷寬帶高增益引向天線，該天線具有低剖面、帶寬寬、增益高，饋電簡單等特點。使用CST Microwave Studio?軟件分析了天線金屬表面電流，通過對天線的金屬輻射體上的表面電流的分析，建立了與天線輻射特性等效的對稱振子陣列模型，解釋了天線的輻射原理。可以通過控制反射器邊界形狀和長度的方式對天線的增益進行改善。根據仿真分析結果制作了天線樣機進行了測試，該天線可以在2.12-3.37GHz的頻率范圍內滿足反射系數低于-10dB，在該頻率范圍內的增益為4.0-5.4dBi，較為穩(wěn)定，其尺寸僅為110mm×50mm，可以應用于WLAN領域。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 為了展寬八木天線的帶寬并提高其增益，采用了具有復合型拋物線邊界的反射器，利用CST軟件對天線的參數進行設計與優(yōu)化，最終得到了最佳指標的天線的結構參數，根據該參數結合CST的仿真結果對天線的電性能進行了解釋，提出等效的輻射模型。最后制作了天線的樣機進行測試，用實驗結果驗證仿真思路和模型的正確。
科學性、先進性及獨特之處
- （1） 首次提出了微帶-平衡微帶線饋電且具有復合型拋物線反射器的八木天線，該天線具有40%以上的帶寬和較高的增益； （2） 提出了天線的等效對稱振子陣列模型，可以很好地解釋天線的輻射特性； （3） 提出的天線在結構尺寸、帶寬和增益三個指標均得到了良好的結果，優(yōu)于文獻中提出的傳統(tǒng)八木天線。
應用價值和現實意義
- 提出了一種具有復合型拋物線邊界長反射器的印刷寬帶高增益引向天線，該天線具有低剖面、帶寬寬、增益高，饋電簡單等特點。該天線可以在2.12-3.37GHz的頻率范圍內滿足反射系數低于-10dB，在該頻率范圍內的增益為4.0-5.4dBi，較為穩(wěn)定，其尺寸僅為110mm×50mm，可以應用于WLAN領域。
學術論文摘要
- 提出了一種具有復合型拋物線邊界長反射器的印刷寬帶高增益引向天線，該天線具有低剖面、帶寬寬、增益高，饋電簡單等特點。使用CST Microwave Studio?軟件分析了天線金屬表面電流，通過對天線的金屬輻射體上的表面電流的分析，建立了與天線輻射特性等效的對稱振子陣列模型，解釋了天線的輻射原理?？梢酝ㄟ^控制反射器邊界形狀和長度的方式對天線的增益進行改善。根據仿真分析結果制作了天線樣機進行了測試，該天線可以在2.12-3.37GHz的頻率范圍內滿足反射系數低于-10dB，在該頻率范圍內的增益為4.0-5.4dBi，較為穩(wěn)定，其尺寸僅為110mm×50mm，可以應用于WLAN領域。
獲獎情況
- 無
鑒定結果
- 無
參考文獻
- [1]Qian Y, Deal W R, Kaneda N, et al. Microstrip fed Qusai-Yagi antenna with broadband characteristics. Electronics Lett, 1998, 34(23): 2194-2196 [2]Kyungmin Kim, Jindo Byun and Hai-Young Lee. “Substrate Integrate Waveguide Quasi Yagi antenna using SIW-to-CPS Transition for Low Mutual Coupling,” IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI), 2010:1-4. [3]T. Kouzaki, K. Kimoto, S. Kubota, A. Toya, N. Sasaki, T. Kikkawa. “Quasi Yagi-Uda Antenna Array for Detecting Targets in a Dielectric Substrate,” ICUWB 2009 (September 9-11, 2009), 759~762. [4]Huey-Ru Chuang, and Liang-Chen Kuo. 3-D FDTD Design Analysis of a 2.4-GHz Polarization-Diversity Printed Dipole Antenna with Integrated Balun and Polarization-Switching Circuit for WLAN and Wireless Communication Applications. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, VOL. 51, NO. 2, FEBRUARY 2003，374-381
同類課題研究水平概述
- 引向天線又稱為八木天線，由日本東北大學的八木秀次和宇田太郎于1928年發(fā)明，自從問世以來，由于其具有簡單的結構以及較高的增益，已經廣泛應用于無線電通信以及雷達系統(tǒng)中。這種天線的結構一般是由一副有源振子（通常為半波振子）、1個反射器和若干個引向器組成，典型的結構為圓柱形振子結構。隨著對該天線研究的深入，先后出現了有源振子為折合振子、扇形振子、圓錐振子等形式的引向天線，反射器也出現了角反射器和拋物面反射器等形式。隨著印刷電路技術的發(fā)展，由Qian等人首先提出了印刷電路形式的準八木天線，這類天線一般是將反射器和饋電網絡進行一體化設計，集成饋電線的地板就是引向天線的反射器，如文獻【1】的微帶線饋電網絡，這是一種典型的印刷型準八木天線，它的饋電網絡包含了平衡-不平衡轉換器（BALUN）和阻抗變換器，這種八木天線的增益可以通過增加引向器的數目和組成陣列實現。文獻【2】設計了一種介質集成波導饋電的八木天線，也是通過饋電結構實現了平衡和匹配的問題。文獻【3】在平衡微帶線饋電的對稱振子天線【4】的基礎上設計了一種八木天線，實現了平衡饋電，沒有引入反射器。文獻【5】提出了一種槽線饋電的單面印刷八木天線，通過控制引向器的位置實現了較寬的帶寬。文獻【6】仿真研究了一種印刷型的拋物線形反射器的定向輻射天線，實現了高增益，但是帶寬較窄。 上述天線單元的特點是，具有較寬阻抗帶寬的同時結構尺寸較大，尤其是饋電結構的尺寸較大。具有較高增益的天線的帶寬卻又較窄。需要在天線的尺寸、帶寬和增益三者之間實現平衡。本文提出一種具有復合型拋物線邊界反射器的引向天線，通過對反射器的設計，以實現天線增益的提高，通過引入微帶-平衡微帶線的饋電結構實現天線的寬頻帶。最終設計出一種具有較高增益、較寬帶寬和較小尺寸的引向天線單元。在文中首先通過CST Microwave Studio?軟件對天線的表面電流進行了仿真分析，在此基礎上建立了天線的等效對稱振子陣列的模型，通過分析該模型對所設計的天線的工作原理進行了解釋。
