低频近场天线的研究及应用

发布时间：2017-04-03 15:06

  本文关键词：低频近场天线的研究及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着通信、测井、电磁兼容、阵列天线设计、成像系统等领域的不断发展,天线的近场分析越来越受到人们的关注。但是人们目前对于近场的研究还处于初步探索阶段,而准确高效的近场分析方法对于研究近场的分布控制和引导机制等又有着重要作用,因此人们不得不加快对近场的研究脚步。同时,当下工程上的迫切需求也促使人们越来越多地研究近场,以便深入了解其场分布、能流、能量分布等特性。再者,近场的应用一般是在低频情况下,此时天线为电小天线,因此对于电小天线的阻抗匹配、效率等问题也还需要更多地研究。从计算电磁学的角度来讲,低频崩溃问题也是一个难点,如何解决低频崩溃问题是我们研究低频场的关键。针对磁偶极子(电小线圈)和电偶极子的近场,本文分析了平均能流密度(坡印廷矢量)、平均电场能量密度、平均磁场能量密度,研究了平均坡印廷矢量,其实部与虚部的关系以及近场“储能”(非辐射能流)的大小和方向,并基于此深入研究了近场能量流动的物理图像。本文还利用平均能量密度计算了包含天线的不同半径球体内的能量,并以此给出了天线场域的划分条件结合工程应用,本文还分析了变形电小线圈(马鞍形线圈、拱形线圈)的近场分布,尝试在垂直于线圈轴线的平面上获得尽可能均匀的场分布,以使采用该变形线圈的无线链接等系统获得更高的读取效率。最后,结合对磁偶极子和电偶极子做近场分析所得的结论,并运用电磁仿真软件FEKO分析了窄带天线(微带天线、半波天线)和宽带天线(Vivaldi天线、双锥天线)的能量流动特性和能量密度分布。同时,对某一天线远场和近场进行了比较,并且对不同天线的近场进行了比较。最后,本文对天线近场的极化、幅度和相位也进行了分析。
【关键词】：近场 平均能量密度 平均能流密度 辐射 非辐射
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN822
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究历史与现状12-14
• 1.2.1 近场理论的研究历史与现状12-13
• 1.2.2 近场工程应用的发展13-14
• 1.3 本文的研究内容和结构安排14-15
• 第二章 天线的基本概念以及偶极子的近场分析15-46
• 2.1 天线的定义和基本参数15
• 2.2 近场区域的划分15-16
• 2.3 天线近场的分析与计算方法16-17
• 2.4 电小天线17-20
• 2.5 电小线圈的场分量20-24
• 2.5.1 矢量位的计算20-22
• 2.5.2 场分量的计算22-24
• 2.6 线圈场区域的特性24-26
• 2.7 线圈的坡印廷矢量和复功率26-32
• 2.7.1 复功率的讨论27-31
• 2.7.2 电小线圈径向无功功率和有功功率的比例关系31-32
• 2.8 电小线圈的平均能量密度及其分布32-40
• 2.8.1 平均能量密度随角度和距离的变化32-33
• 2.8.2 平均能流密度和平均能量密度的分布33-37
• 2.8.3 电小线圈近场能量的计算37-38
• 2.8.4 电小线圈近场和远场的划分38-40
• 2.9 电偶极子的近场40-45
• 2.10本章小结45-46
• 第三章 基于线圈的近场分布控制46-53
• 3.1 矩形电小线圈的磁场分布46-48
• 3.2 变形电小线圈的近场均匀性48-51
• 3.2.1 拱形线圈的磁场分布48-49
• 3.2.2 拱形线圈弧度对磁场的影响49-50
• 3.2.3 马鞍形线圈的磁场分布50-51
• 3.3 本章小结51-53
• 第四章 典型天线的近场分析53-85
• 4.1 窄带天线的特性53-67
• 4.1.1 半波天线的近场和远场53-59
• 4.1.2 矩形微带贴片天线的近场和远场59-67
• 4.2 宽带天线的特性67-83
• 4.2.1 双锥天线的近场和远场67-76
• 4.2.2 Vivaldi天线的近场和远场76-83
• 4.3 本章小结83-85
• 第五章 总结85-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-93
• 攻硕期间取得的研究成果93-94

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 胡汝佳;UHF频段手持式RFID系统近场读写天线研究[D];华南理工大学;2011年

2 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

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本文编号：284511