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宽频带槽式天线的研究与应用

作　者: 李迎松
导　师: 杨晓冬
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 槽式天线指数线全向天线移动通信 HFSS仿真
分类号: TN92
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着无线通信技术的飞速发展,宽带天线的应用越来越广,特别是作为移动通信的全向宽带天线,要求能覆盖GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA等多模通信的需求。作为移动通信室内基站使用的全向宽带天线要求具有更高的性能,主要表现在：天线的阻抗带宽能覆盖800MHz-960MHz和1710MHz-2500MHz,同时要求天线有较小的体积和较高的增益,便于作为室内覆盖和小区通信使用。针对上述要求,本文利用宽带槽式天线理论、几何绕射理论、旋转场理论、数学仿真分析技术和实验的方法设计出满足需求的宽带全向槽式天线,并针对所设计的全向宽带槽式天线的性能进行分析、测试和改进,同时介绍了高增益全向槽式天线的设计思路。本论文首先介绍了应用于移动通信室内基站的宽带全向天线和宽带通信的基本技术参数,并简要回顾目前的槽式天线的形式和用于移动通信的全向天线的形式。然后对天线的技术参数,如阻抗带宽、辐射方向图、驻波比、回波损耗、增益等基本概念和表示方式进行简要介绍。本论文的主要工作内容分为两个部分。第一部分是宽频带全向槽式天线的设计,采用指数曲线和直线结合的方法构成全向槽式天线,利用基于有限元方法的高频结构仿真软件HFSS对所设计的全向槽式天线进行仿真分析、制作和测试,并对该天线性能进行分析。第二部分工作内容是改进所设计的宽带全向槽式天线,提出两种寄生型宽带全向槽式天线,并在此基础上通过实验的方法分析寄生槽式天线的性能,对寄生槽式天线的阻抗带宽,辐射方向图,增益等参数进行测试,并和目前使用的单极子天线和套筒天线的性能进行比较,分析所设计天线的性能。此外,本论文提出高增益全向槽式天线的设计思路,并通过实验对该方法进行评估。最后,对本论文的工作进行了总结并提出了本论文所设计天线的优点和缺点,同时提出该课题今后值得研究的内容和方向,为今后进一步研究宽带全向槽式天线打下坚实基础。

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摘要 5-6ABSTRACT 6-10第1章绪论 10-16 1.1 研究背景 10-12 1.2 宽频带天线的定义 12 1.3 国内外发展现状 12-14 1.4 本论文的技术指标 14 1.5 本论文的贡献 14 1.6 本论文的结构安排 14-16第2章天线理论基础 16-27 2.1 基本天线参量 16 2.2 天线的主要技术指标 16-22 2.2.1 天线的输入阻抗 16-17 2.2.2 天线的带宽 17-18 2.2.3 天线的辐射方向图 18-21 2.2.4 天线的方向性 21 2.2.5 天线的效率 21 2.2.6 天线的增益 21-22 2.3 天线的测试 22-25 2.3.1 天线的阻抗特性测试 22-23 2.3.2 方向图测试 23-24 2.3.3 天线增益的测试 24-25 2.4 时域测试 25-26 2.5 本章小结 26-27第3章全向槽式天线的设计与分析 27-42 3.1 无线电频谱的分配 27 3.2 传统的宽带全向天线 27-30 3.3 槽式天线的研究 30-34 3.3.1 槽式天线的基本形状 30-33 3.3.2 设计的可行性分析 33-34 3.4 天线的优化设计 34-41 3.4.1 天线的基本结构 34-35 3.4.2 关键参数研究 35-38 3.4.3 天线测试结果分析 38-41 3.5 本章小结 41-42第4章高性能全向槽式天线的实现 42-60 4.1 寄生槽式天线的研究 42-43 4.1.1 寄生槽式天线设计的可行性 42 4.1.2 寄生槽式天线的特点 42-43 4.2 寄生槽式天线的基本结构 43-44 4.3 寄生槽式天线的参数分析 44-45 4.4 寄生槽式天线的测量 45-49 4.5 寄生槽式天线的改进 49-52 4.6 寄生槽式天线与以往类似天线的比较 52-56 4.7 增益的改进 56-59 4.8 小结 59-60结论 60-63参考文献 63-69攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 69-73致谢 73-74附录: 测试仪器和微波暗室 74-75

宽频带槽式天线的研究与应用

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