天线辐射效率测量方法研究与系统设计

发布时间：2020-03-30 19:52

【摘要】：随着无线通信技术的飞速发展,天线作为无线通信系统中发射和接收电磁波的重要前端部件,其性能的优劣直接影响整个系统的通信质量。便携式电子产品通常使用能量有限的电池进行供电,其内置天线的高效工作对移动电子产品至关重要,而小型天线最重要的参数就是天线辐射效率。天线辐射效率表征了天线将递送入天线端口的高频电流能转化为辐射电磁波的有效程度。由于小型天线通常工作在影响其功能的复杂环境中,导致小型天线的效率参数很难通过仿真软件实现最佳化模拟,因此精确测量小型天线的辐射效率是一项重要且具有挑战的工作。在此应用背景下,本文提出了基于反射法的宽带辐射效率测量方法,设计了一套天线辐射效率测量系统,本文的主要工作如下:1.研究了目前常见的天线辐射效率测量方法的优劣势,发现腔体谐振是影响辐射效率测量精度的关键因素。2.理论分析了腔体谐振对腔内天线特性的影响,并建立了相应的等效电路模型,提出了一种基于反射法的宽带辐射效率测量方法。3.通过仿真验证了腔体谐振理论分析的正确性和改进反射法的可行性。为了验证腔体谐振影响天线性能的相关理论分析的正确性,仿真分析一套矩形谐振腔;为了消除腔体谐振对测量结果的干扰,仿真分析一套基于改进反射法的体积可变谐振腔;为了验证测量系统的测量精度,仿真设计了一款套筒电偶极子天线。4.搭建了一套尺寸固定的矩形谐振腔测量系统,用来验证反射法的测量精度与腔体谐振对辐射效率测量的影响。根据提出的改进反射法,搭建一套消除谐振影响的体积可变谐振腔测量系统,并对多组偶极子天线进行测量,将测量结果与仿真结果以及天线供应商提供的数据进行对比分析。最终测量结果表明本文提出的基于反射法的宽带辐射效率测量方法较好地消除了腔体谐振对天线辐射效率测量的影响,本文搭建的体积可变谐振腔测量系统具备快速测量,测量精度高,重复性好且不受腔体谐振影响等特点,能精确快速测量宽带天线的辐射效率。
【图文】：

先创建或导入三维模型，，设定模型的材料，对模型分配正确的激励源和边界条件，逡逑准确设置求解值，等软件计算完成后对结果进行后处理。ＨＦＳＳ求解的简要流程逡逑如图１．１所示［４６１。逡逑有限元法是２０世纪５０年代兴起的数值分析方法，最早应用于航空航天领域，逡逑之后广泛应用于工程力学、传热学、电磁学等连续域问题。对于因边界条件和结逡逑构形状不规则而无法用解析法求解的复杂问题，有限元法是一种非常有效的分析逡逑方法。相比于有限差分法，有限元法的准确性和稳定性都更好，因其单元的灵活逡逑性，使其更适应于数值求解不规则几何形状与边界，特别适合于处理多层复杂媒逡逑质问题，这是其他方法无可比拟的。逡逑广

本文编号：2607983