Vivaldi基于CST的超宽带微带天线设计

---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------

1 / 30

Vivaldi基于CST的超宽带微带天线设计

摘要天线，在任何无线电系统组成中，都是必不可少的组件。随着无线电通信技术的发展，天线在各个领域得到了广泛的应用。

超宽带技术是当今最具竞争力和发展前景的技术之一。其具有许多窄带系统无法比拟的优点，例如：高数据速率、低系统成本和抗多径效应,抗干扰性强、频谱覆盖范围广、距离分辨率高、对现有系统干扰小等。

由于无线电的应用频段被不断地扩展，进而促进了超宽带电磁学的产生。在超宽带频段内，时域特性的研究表明，时域电磁波是人类非常重要的资源，作为超宽带无线电系统中不可缺少的一员，超宽带天线的研究也因此变得相当有意义。

本论文主要研究了关于超宽带微带天线的设计。首先介绍了天线及微带天线的基本理论，然后重点研究了超宽带天线，Vivaldi天线，详细分析设计了Vivaldi天线的传统模型，以及改进模型，并利用CST STUDIO

SUITE 2010软件仿真，分析了Vivaldi天线可以使用的工作频率范围、性能以及尺寸等。5558

关键词天线，超宽带，CST，Vivaldi天线

毕业设计说明书外文摘要

TitleTheCST-basedUltra-WidebandMicrostrip

AntennaDesign

Abstract

Antenna, in the composed of any radio system, are

essential components. With the development of radio

communication technology, the antenna has been widely

applied in various fields.

---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------

3 / 30

The ultra-wideband technology is one of the most

competitive and promising technologies. It has many

incomparable advantages of narrowband systems, such as:

high data rate, low system cost and the effect of

anti-multipath, strong interference, a wide range of the

spectrum covering , high resolution, small interference to

existing systems.

4.1.2 超宽带天线设计的难点13

4.1.3 扩展天线带宽的方法13

4.1.4 超宽带天线类型确定14

4.2 vavildi天线理论15

4.2.1 Vivaldi天线国内外应用情况15

4.2.2 Vivaldi天线类型16

4.3传统vavildi天线的仿真设计17

4.3.1传统Vivaldi天线结构模型17

4.3.2微带线-槽线馈电式Vivaldi天线设计17

4.3.3微带线-槽线馈电式Vivaldi天线仿真结果及分析24

4.4对拓Vivaldi天线的仿真设计26

4.4.1对拓Vivaldi天线结构原理26

4.4.2对拓Vivaldi天线尺寸的确定27

4.4.3对拓Vivaldi天线仿真结果及分析29

结束语34

致谢35

---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------

5 / 30

参考文献36

1.绪论

1.1选题背景及研究意义

随着社会的发展，科技的进步，无论是军事通信还是民用通信系统，不仅要求高质量地传输语言、文字、图像、数据等信息，而且要求设备宽带化、小型化、共用化。天线作为辐射和接收电磁波的部件，是无线系统中重要的组成部分。天线性能的优劣直接决定无线通信系统通信质量的好坏。没有天线，就不可能建立起任何无线电系统，因此，与无线电设备发展趋势相适应，宽频带天线的研究也日益活跃，成为学科领域中一个重要的研究分支。在军事领域中，为了实现保密通信，消除干扰，多频段、多功能电台和宽带调频电台将广泛应用。调频速率越来越高，调频范围越来越广，原有的窄带天线已无法满足要求。另外，狭小的空间内密布多副天线，相互之间的干扰较为严重，影响通信质量。为了解决上述矛盾，有效的解决办法就是研制高性能、 宽频带、小型化天线，以减少载体上天线的数目。在民用通信系统中，无线通信作为当今信息化社会的主要技术手段而显得尤为重要。其信道容量不 断扩充、传输速率不断提高、服务方式也日渐灵活。与此相适应，通信设备日趋宽带化，台站设施也由最初的点对点、一点对多点发展到移动和全球漫游。而天线作为移动通信系统的发射和接收部件，其宽带化的研究显然有重要的现实意义。

1.2天线及微带天线简介

1.2.1天线的概念及特点

天线[ ]，在任何无线电系统组成中，都是必不可少的组件。简单地说，天线是一种导行波与自由空间波之间的转换器件或换能器，完成空间波和传输线导行波

之间的相互转换。天线的基本功能是实现辐射或接收无线电波，分别称为发射天 线或接收天线。

天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。对于众多品种的天线，---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------

7 / 30

进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天 线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等 。

无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。随着科学技术的飞速发展，人们的生活日益现代化，有限的频率资源越来越紧张，人们对无线通信的容量及传输速率提出了更高的要求。无论是军事通信还是民用通信系统，不仅要求高质量地传输语言、文字、图像、数据等信息，而且要求设备宽带化、小型化、共用化。天线作为辐射和接收电磁波的部件，是无线系统中重要的组成部分。天线性能的优劣直接决定无线通信系统通信质量的好坏。

1.2.2微带天线的概念及特点

1953年G.A.Deschamps提出来了微带天线的概念[ ]，1955年法国的Gutton和Baissinot等人申请了微带天线的相关专利，在随后的很长一段时间，微带天线的发展缓慢，受多方面因素的制约，研究的成果比较少；上个世纪70年代，具有低损耗角正切特性、有吸引力的热特性以及良好的机械特性的介质基片研发出来了，从此，微带天线的开发与应用得到了快速的发展，Howell和Munson研制了第一个实用的微带天线，从此，人们对微带天线单元以及微带天线阵列进行了广泛的研究开发，各种结构的微带天线被应用到不同的领域中，并产生了大量的学术和科研成果[ ]。至今，还没有对微带天线作一个具体完整的概念[ ]，简单的微带天线可以是由贴在带有金属地板的基片上的贴片构成的。

第4章：详细分析了Vavildi天线的设计理论，及设计仿真的结果，与传统模型相比，改进型的Vavildi天线具有更高的性能。 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------

9 / 30

2.超宽带天线

2.1超宽带信号介绍

超宽带简称UWB,全称是Ultra Wide-Band，超宽带通信与其他通信技术的根本不同之处在于它的发射机和接收机之间采用非常窄的射频脉冲进行通信。早在1989年，美国国防高级研究计划局（DARPA）就对超宽带进行了明确定义[ ]。2002年时，美国联邦委员会（FCC）对超宽带的定义进行了调整，并规定民用通信可用的超宽带频段为3.1GHz-10.6GHz。

超宽带信号的定义如下：

满足上两式的信号即为超宽带信号，式中 和 为超宽带信号的上下截止频率。