近场赋形阵列天线的优化设计

发布时间：2020-08-27 10:17

【摘要】：随着近场通信系统、非接触微波检测系统和生命探测系统的兴起,工作在近场的天线阵也受到越来越多的关注。本文将近场阵列天线作为研究对象,设计了三款典型近场赋形阵列天线,优化时将多个偶极子天线作为辅助接收天线阵列,排布于辐射需要增强的位置。当近场赋形系统的传输功率达到最大时,则能获得发射天线阵列最优的激励分布。本文的主要研究内容包括:1、首先设计了一款中心频率为922.5MHz应用于智能书架系统的6单元近场电场赋形天线。仿真和实测结果表明,在距离阵列天线上方170mm的近场区域处,实现电场均匀分布的赋形效果。然后,在此基础上,设计了一款工作频率为922.5MHz圆极化近场赋形天线,使用圆极化微带天线作为天线单元对近场赋形阵列天线进行设计。仿真和实测结果表明,在170mm处近场区域的均匀电场己经能够完全覆盖发射天线阵列。2、最后设计了一款工作于2.45GHz的具有12单元单极子天线的多点无线能量传输系统。在馈电部分,为了满足实现不同多目标系统的无线能量传输,设计了一款多路电压控制电路为印刷单极子天线阵列提供合适的激励分布。文中分别验证了天线近场区域多目标形状为正方形、圆形和大写字母L形时的三种情况。实验结果表明,环形印刷单极子天线阵列能够实现多点并发无线能量传输。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN820
【图文】：

辐射方向图,负折射率,材料,赋形

图１．１逦（ａ）负折射率材料（ｂ）隐身衣逡逑另一种方法是使用阵列天线，早在１％２年，Ｓｈｅｒｍａｎ就对天线远场和菲涅尔近辐射特性做了讨论［２５］．该结果表明只要切向场的：：次相位渐变在聚焦面是可调那么这两个区域的场特性就会相同。因此，实现菲涅尔区域的赋形也能够采用经场优化方法。然而，远场赋形技术在辐射系统的近场区域或者电抗区域是无效的［２６］磁领域中，相控阵是一种较为成熟的电磁波辐射场控制方法，通过移相器、放大可调衰减器），控制馈电电流的相位和幅度，进而实现对辐射方向图的控制，成，但在军事领域应用广泛。另外许多数值分析方法可以用于近场阵列合成，例如小二乘法、快速傅里叶变换、遗传算法等等下面主要介绍这种近场赋形天的优化设计算法：逡逑在１９８７年，Ｎａｒａｓｉｍｈａｎ提出了一种基于线性最小二乘法的近场综合技术，这种以被应用于等间距和不等间距天线阵近场方向图的综合中采用这种方法不

外场,天线,发射天线

系统中发射或者接收电磁波的器件称为天线。也就是说，天线是设备的转换装置，可以将电磁波能量从波源传到天线，或者从天一种情况中天线是作为发射天线，后一种情况则作为接收天线。逡逑个天线用来作为发射天线时，其辐射场特性是研究的重点，通过以为后面发射天线特性参数的分析奠定基础。逡逑外场空间一般可划分为三个区域［３７］—［３９］：逡逑感应近场区，逡逑辐射近场（菲涅耳）区，逡逑远场（夫琅和费）区。逡逑外场空间划分的情况如下图２．１所示。同时，这里虽然给出了划，但是距离条件并不是区域划分严格的分界线。值得注意的是，然变化的，而是渐变的。逡逑近区辐射近区逦远区逡逑

微带天线

年出现了第一批有具体使用价值的微带天线［４１］。微带天线没有明确的定义，一般认为由逡逑很薄的有一定形状的具有辐射功能的导体贴片以远小于波长的间隔置于一接地导电板逡逑上构成［４２］［４３］，如图２．２所示。导体贴片与接地面之间有一称为基板的介质材料分隔开。逡逑基本微带天线因其金属辐射贴片形状不同而具有多种形式，可以是矩形、圆形、环形、逡逑三角形等。微带天线的主要有侧馈和背馈两种馈电方式，如图２．３所示。逡逑微带贴片天线一般的应用频段为１00邋ＭＨｚ到５０邋ＧＨｚ。与其他常见的微波天线相比，逡逑有如下突出优点：逡逑（１）

【参考文献】