天线原理与设计2015
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天线原理魏文元答案LT超宽带天线研究的第一个趋势是:设计具有阻带特性的超宽带天线。
由于超宽带系统与其他系统共享频率资源,尤其是在5.1ghz-5.8ghz上对无线局域网络(wlan)的干扰[10]。
为了避免可能造成的干扰,最有效的办法就是设计具有阻带滤波特性的超宽带天线,使其在5.1ghz-5.8ghz频段上形成阻带从而降低干扰电平,因此具有阻带特性的uw天线成为近年来的研究热点。
超宽带天线研究的第二个趋势是:关注超宽带天线对超宽带脉冲波形的影响将超宽带天线的时域响应和频域响应结合起来研究。
因为超宽带天线与窄带天线不同,在超宽带系统中,超宽带天线是一个重要的带通脉冲整形滤波器[11],仅仅关注天线的常规参数,例如增益、阻抗特性等是远远不够的,还需要从系统的角度来衡量天线的特性。
超宽带天线研究的第三个趋势是:小型化和平面化。
因为小型化和平面化直接决定了天线的尺寸大小和加工的成本及难度,间接地影响天线的应用区域和场合,因此,为了拓展超宽带天线的应用,方便集成化[12],对天线的尺寸和结构要求也是相当重要的。
因此,超宽带陷波微带天线设计是现在的必然趋势,而其设计方法主要分为两类,一类是在天线和射频前端之间添加带阻滤波器,或者使用具有陷波特性的传输线结构[13];另一类则是在天线的辐射部分添加谐振结构,使天线在某个特定频带内实现“短路”或者“开路”。
由于第二类方法增加额外的设计成本少,因此,目前对此类方法的研究最为深入。
目前具有陷波这种特性的天线主要有两类:一类是在常规的平板单极子天线上开u形槽、引入半波长谐振结构以获得陷波特性,出于平衡馈电的考虑,这类天线通常需要一个面积较大的金属接地板,而实际的小型化通信设备不太可能有这样的安装条件,加之这类天线多不采用印刷板工艺制作、不便与前端电路集成化设计,因此应用受到限制[14]另一类是宽缝隙天线演变而来的陷波特性缝隙天线,采用分形结构调谐支节获得陷波特性,但是天线体积稍大、且结构相对复杂、对加工精度要求高,现提出来一种在圆形开槽的结构里的圆形支节上开u 形槽的陷波超宽带天线,但是这种天线的馈线长度只有1mm、不容易实现平衡馈电。
天线原理与设计天线是无线通信系统中的重要组成部分,它的设计和原理对于无线通信系统的性能和覆盖范围起着至关重要的作用。
本文将对天线的原理和设计进行详细的介绍,希望能够帮助读者更好地理解和应用天线技术。
首先,天线的原理是基于电磁波的辐射和接收。
在无线通信系统中,发射天线将射频信号转换成电磁波进行传输,而接收天线则将接收到的电磁波转换成射频信号进行解调。
因此,天线的设计需要考虑到频段、增益、方向性、极化等因素,以实现最佳的通信性能。
其次,天线的设计需要根据具体的应用场景和需求来进行。
不同的应用场景需要不同类型的天线,比如室内分布式系统需要采用室内覆盖天线,而室外覆盖系统则需要采用室外定向天线。
此外,天线的设计还需要考虑到信号的覆盖范围、干扰抑制、多径效应等因素,以确保通信系统的稳定性和可靠性。
在天线设计中,还需要考虑到天线的匹配和阻抗匹配问题。
天线的输入阻抗与信号源或接收机的输出阻抗需要匹配,以确保最大的信号传输效率。
因此,天线设计中需要考虑到天线的阻抗特性和匹配网络的设计,以实现最佳的匹配效果。
此外,天线的材料和结构也对其性能产生重要影响。
天线的材料选择和结构设计需要考虑到频段、环境适应性、制造成本等因素,以实现最佳的性能和成本效益。
综上所述,天线的原理和设计涉及到电磁波辐射和接收、应用场景和需求、匹配和阻抗匹配、材料和结构等多个方面。
在实际应用中,需要综合考虑这些因素,进行合理的天线设计,以实现最佳的通信性能和覆盖范围。
希望本文能够对天线的原理和设计有所帮助,也希望读者能够在实际应用中充分理解和应用天线技术,为无线通信系统的性能和覆盖范围提供有效的支持。
天线原理与设计天线是无线通信系统中的重要组成部分,它的设计和原理对于无线通信的性能和覆盖范围起着至关重要的作用。
本文将介绍天线的基本原理和设计方法,帮助读者更好地理解和应用天线技术。
首先,天线的基本原理是什么呢?天线是将电磁波转换为电信号或者将电信号转换为电磁波的装置。
在接收模式下,天线接收到的电磁波会转换成电信号,而在发送模式下,电信号会被天线转换成电磁波进行传输。
因此,天线的设计需要考虑到频率范围、辐射效率、方向性等因素,以确保其在特定的应用场景下能够实现高效的信号传输。
其次,天线的设计方法有哪些呢?天线的设计需要根据具体的应用需求来确定。
一般来说,天线的设计包括结构设计、材料选择、匹配网络设计等方面。
在结构设计方面,需要考虑天线的形状、尺寸、辐射器的布局等因素,以确保天线能够实现所需的辐射特性。
在材料选择方面,需要选择合适的材料来制作天线,以确保天线具有足够的机械强度和耐候性。
在匹配网络设计方面,需要设计合适的匹配网络来确保天线与传输线的匹配,以提高天线的辐射效率。
最后,天线的设计需要注意哪些问题呢?在天线设计过程中,需要注意考虑以下几个问题。
首先,需要考虑天线的频率范围,以确保天线能够在所需的频段内正常工作。
其次,需要考虑天线的辐射效率,以确保天线能够实现高效的信号传输。
此外,还需要考虑天线的方向性,以确保天线能够实现所需的辐射方向。
最后,还需要考虑天线的机械强度和耐候性,以确保天线能够在各种环境条件下正常工作。
综上所述,天线是无线通信系统中的重要组成部分,其设计和原理对于无线通信的性能和覆盖范围起着至关重要的作用。
天线的设计需要考虑频率范围、辐射效率、方向性等因素,以确保其能够在特定的应用场景下实现高效的信号传输。
希望本文能够帮助读者更好地理解和应用天线技术。
标准卡塞格伦天线的组成标准卡塞格伦天线由主反射面、副反射面和馈源组成。
为了获得聚焦特性,主反射面必须是旋转抛物面,副反射面是旋转双曲面,馈源可以是各种形式,但一般用喇叭作馈源,安装在主、副反射面之间,其相位中心应置于旋转双曲面的焦点上,双曲面的安装应使双曲面的虚焦点与抛物面的焦点重合,如图所示。
卡塞格伦天线整个就是一个轴对称结构。
副反射面通常置于喇叭馈源的远区。
如果喇叭辐射的球面波方向图是旋转对称的,侧卡式天线就具有轴对称性能。
卡塞格伦天线的工作原理卡式天线的工作原理与抛物面天线的相似,抛物面天线利用抛物面的反射特性,使得由其焦点处的馈源发出的球面波前,经抛物面反射后转变为在抛物面口径上的平面波前,从而使抛物面天线具有锐波束、高增益的性能。
卡式天线在结构上多了一个双曲面。
天线作发射时,由馈源喇叭发出的球面波首先由双曲面反射,然后再经主反射面(抛物面)反射出去。
根据双曲面和抛物面的性质,由F'发出的任意一条射线到达某一口径面的波程相等,即,则相位中心在F'处的馈源辐射的球面波前,必将在主反射面的口径上变为平面波前,呈现同相场,即S0面为等相位面,使卡式天线具有锐波束、高增益性能。
天线作接收时的过程正好相反,外来平面波前经主、副反射面反射之后,各射线都将汇聚到馈源所在点F',由喇叭接收。
卡氏天线的优缺点:优点:(1)馈线短(2)空间衰减SA小(3)减小漏溢(4)等效焦距长(3)设计灵活(7个参数)等缺点:(1)副反射面的遮挡大,但对要求G很高的天线来说,主反射面很大的话,这个遮挡相对就小。
(2)造价高。
卡塞格伦天线的几何参数卡式天线的几何参数关系如图所示:双曲面的四个参量:抛物面有三个参量:(1) 双曲面直径(1) 抛物面直径dD(2) 双曲面焦距fc (2) 抛物面焦距f(3) 双曲面半张角ϕ0 (3) 半张角ψ0(4) 双曲面顶点到抛物面焦点距离Lv在这七个参量中,只有四个是独立的,其余三个可根据抛物面和双曲面的几何关系求出。