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《重庆大学》 2009年
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超宽带脉冲天线研究

李长勇  
【摘要】:直接发射窄脉冲信号方式的超宽带技术是最近研究的一个热点,在雷达和通信应用中有其特殊的优势,如在雷达应用中可以提高雷达分辨率,在短距离通信中可高速率传输。超宽带天线是超宽带技术中的关键部件之一,要有效的辐射几个GHz带宽的脉冲信号,对天线提出了很高要求。天线的性能对整个系统有重大影响,因此研究超宽带天线技术有重要意义。 本文首先阐述了超宽带的概念;详细介绍了超宽带技术在雷达、通信、生物医学工程中的应用状况;较全面地对超宽带脉冲天线技术研究的的情况进行了综述,指出了脉冲天线分析多从时域特性进行,天线加载技术是提高脉冲天线辐射性能的一种方式,高效率、小型化是高功率超宽带天线的研究热点,短距离、高速率通信应用的超宽带平面天线是研究的热点。 其次,讨论了天线宽带技术,介绍了宽带振子天线、行波天线、宽带有源接收天线。讨论了脉冲天线的瞬态性和研究脉冲天线的特点。 再次,讨论了电磁场及天线数值计算方法及相应软件。详细介绍了基于RWG基函数的矩量法,RWG基函数与天线导体表面剖分的平面三角对相对应,每一对三角等效为一小偶极子,矩量法求解天线表面电流分布就是求解每个小偶极子电流及偶极矩。本文4、5部分就是采用矩量法,并通过Matlab程序实现了对平面螺蜷天线、圆锥螺蜷天线、V型蝴蝶结天线的宽频带参数特性分析和脉冲辐射特性研究。研究显示了螺蜷天线的非频变特性,在很宽的频带内的参数的稳定;平面螺蜷天线更适用于脉冲辐射;V型蝴蝶结天线,在相同臂长时,夹角越大越有利低频信号辐射,平面蝴蝶结天线的参数在宽频带内相对稳定。 还用前面的矩量法研究了Wu-King加载偶极天线的脉冲辐射特性,研究显示,按Wu-King的理论值加载天线时,虽然没有辐射脉冲拖尾,但天线的辐射很弱,实用意义不大。因此在不改变加载电阻变化规律,减小加载电阻阻值时,可以得到更强的辐射信号而辐射脉冲的拖尾也很小,这更具实际意义,可作为工程设计参考。 最后,设计了一种火山烟雾形平面超宽带单极天线,天线采用共面波导馈电,基板厚0.8mm,采用HFSS的数值分析和实验测试表明在75mm×75mm尺寸结构时可有0.8GHz--9GHz的带宽。为了更有效地辐射脉冲,降低脉冲信号的低端频率的辐射,在此基础上,对天线增加电阻加载回路,构成电-磁振子组合型天线,天线的带宽低端频率可降到0.5GHz。通过脉冲激励下测试了两种天线的接收波形,从时域波形上看,加载电阻后的天线的脉冲波形有所变好。 另一种漏斗形平面天线的研究也具有超宽带特性,在50mm×50mm大小时有1.1GHz—9GHz带宽,加载后低频端可到0.8GHz。还测试了平面蝴蝶结天线的带宽特性。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN822.8

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 秦延山;生物医学工程中超宽带脉冲天线及其应用研究[D];重庆大学;2012年
【参考文献】
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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3 郑立志;FEKO在天线设计中的应用[N];中国航空报;2004年
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5 本报通讯员 王辉东 陈健;奋发求知为报国[N];科技日报;2002年
6 陈绍黔 陈萍;能侦测废墟下30米处生命体征信号[N];人民公安报·消防周刊;2011年
7 刘新政 田西柱 邹永星 《解放军报》记者 费士廷;无缝对接[N];人民武警报;2010年
8 裴尉植 张锦星;人才方阵这样打造[N];解放军报;2011年
9 裴尉植 驻站记者 张锦星;“梯次人才”激活一池春水[N];人民武警报;2011年
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1 毕兴忠;混合计算方法在机箱开口辐射中的应用研究[D];重庆大学;2005年
2 王操;单元可旋转的频率选择表面电磁散射特性研究[D];上海交通大学;2008年
3 刘晶;快速多极子算法在电磁散射问题中的应用[D];华北电力大学(河北);2008年
4 刘钦凯;基于矩量法的微带天线优化设计[D];电子科技大学;2008年
5 谭立容;矩量法结合阻抗矩阵插值技术快速求解电磁辐射与散射问题[D];南京航空航天大学;2004年
6 苗英;目标边缘散射算法及其应用研究[D];西北工业大学;2005年
7 王宇桢;复杂目标RCS计算[D];西安电子科技大学;2008年
8 张狂;双鞭强耦合相参激励电小天线的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 周丽;FFT技术在微波电路与电磁散射分析中的应用[D];南京理工大学;2005年
10 马阳成;高速集成电路中互连线与Via结构的参数提取[D];安徽大学;2005年
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