列車小型化寬帶天線的設(shè)計(jì).pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著無線通信設(shè)備的小型化發(fā)展,國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對(duì)天線小型化技術(shù)的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟?,F(xiàn)代通信設(shè)備的種類也越來越豐富,為了檢測(cè)多種鐵路通信、導(dǎo)航設(shè)備的電磁騷擾,安裝于列車車頂?shù)腅MI(electromagnetic interference)檢測(cè)天線需要覆蓋多個(gè)通信頻段,即需要實(shí)現(xiàn)寬帶化和小型化。
  依據(jù)現(xiàn)有的小型化和寬帶化技術(shù),在前人的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了一款小型化寬帶球根天線。此款天線由兩個(gè)完全相同的輻射片正交組成,輻射片的最大

2、尺寸遠(yuǎn)小于其工作波長,而輻射片的形狀則是通過優(yōu)化得到的,天線的饋電在兩個(gè)輻射片正交線的底端通過同軸線實(shí)現(xiàn)。
  首先,我們?cè)诒疚闹薪榻B了天線的基本原理,分別列舉了天線的電參數(shù)和輻射特性參數(shù),具體說明電小天線因其自身的特性對(duì)參數(shù)的影響,簡要介紹了天線小型化和寬帶技術(shù)。
  然后,我們?cè)谏钊氲难芯侩娦√炀€,并了解多種小型化和寬帶化技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出初始天線的模型,并在對(duì)其各個(gè)參數(shù)利用仿真軟件HFSS(high-frequency

3、 structure simulator)分析之后,確定了天線模型的具體參數(shù)值,對(duì)天線的電壓駐波比VSWR(voltage standing wave ratio)、增益和方向圖的仿真結(jié)果做了分析。初始天線的性能并不是特別理想,滿足VSWR小于2這個(gè)性能要求的頻段為0.6~1.2GHz。
  為了展寬天線的帶寬,得到更優(yōu)性能的天線,本文對(duì)天線做了進(jìn)一步的優(yōu)化,由于在參數(shù)分析中發(fā)現(xiàn)天線的形狀對(duì)性能的影響較大,因此,在優(yōu)化時(shí)針對(duì)天線輻

4、射片的形狀,利用遺傳優(yōu)化算法對(duì)天線做了進(jìn)一步的改善。優(yōu)化后的天線在頻段0.4~3GHz內(nèi),其VSWR小于2.2,在0.7~3GHz內(nèi),VSWR均小于2,在頻段0.4~3GHz內(nèi),增益值在-1.5~1.5dB范圍內(nèi)波動(dòng),相比于初始天線模型,帶寬展寬了。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的用于EMI檢測(cè)的大尺寸圓柱體天線的高度為25cm,直徑為40cm,而本文中優(yōu)化后天線的高度為18.75cm,寬度為17.8cm,尺寸遠(yuǎn)小于現(xiàn)有天線的。
  最后,在確認(rèn)天線

5、性能的仿真結(jié)果得到優(yōu)化后,我們依據(jù)仿真模型,制作出對(duì)應(yīng)的天線實(shí)物。為了驗(yàn)證天線的實(shí)用性,我們對(duì)天線的主要性能,包括增益、VSWR和方向圖做了不同頻點(diǎn)的測(cè)試,并和優(yōu)化后天線的仿真結(jié)果及現(xiàn)有天線的性能做了對(duì)比分析。由于天線實(shí)物制作精度比較低,還有仿真軟件HFSS本身存在的不穩(wěn)定性等因數(shù),實(shí)物測(cè)試和仿真結(jié)果有微小的差異,都在正常范圍之內(nèi)。在頻段0.65~2.9GHz內(nèi),實(shí)測(cè)天線在滿足VSWR小于2的情況下,其增益值都在-1.1~1.6dB之間

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