用于智能锁的定向天线设计

发布时间：2017-04-25 16:21

  本文关键词：用于智能锁的定向天线设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线通信的迅速发展,在各个领域的不同系统中的天线设计也得到了很多关注。锁在这十几年的发展中也变得越来越智能化,为了人的使用方便,智能遥控的锁在很多场合都被应用到,而遥控锁之前因为价格昂贵只在汽车和摩托车上使用,但是随着制作和研发的成本降低,现在的智能遥控锁也应用于出租房、仓库、家庭以及酒店等各种场合,使人们的生活更加方便。本文首先介绍了该智能锁中天线的使用环境,通过Friis传输方程计算出天线对增益的要求。然后根据人们的使用情况,分析了对智能锁遥控的要求,根据要求设计了一下三种不同类型的天线:(1)背腔“L”型的偶极子天线。利用空腔模理论来解释金属外壳对天线辐射的影响,用折叠偶极子天线导体的方式来缩小天线的尺寸。该天线工作的中心频率是2.44GHz,带宽为80MHz,从辐射方向图中可以看到天线实现了定向辐射。(2)MIMO贴片天线。将MIMO技术应用到智能锁中,采用两个大小相同的贴片天线分别放在智能锁前后两个金属中,天线在金属中的位置一样。MIMO天线解决了单个偶极子天线在传播过程中出现的多径效应。从仿真的结果中可以看出两个贴片天线在带宽、辐射方向、中心频率上都满足要求,除此之外,两个天线之间的隔离度在中心频率点达到了-60dB,这样的高隔离度保证了两个天线能相互不干扰的正常工作。(3)圆极化的MIMO天线。圆极化天线可以接收任意极化的电磁波,所以在信号接收的范围内不管遥控器在什么方向上,圆极化MIMO天线都可以接收到遥控器发射出来的信号,解决了线极化的贴片天线辐射范围不全面的问题。分别采用切角和开槽两种方式来实现圆极化,并且也获得了高隔离度,切角的方式在几个频率点上轴比满足了圆极化对轴比带宽的要求,开槽的方式则在较大的角度范围内都能达到了轴比小于等于3dB。
【关键词】：智能锁 偶极子天线 MIMO技术 高隔离度 圆极化天线
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS914.211.7;TN820
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 微带天线的研究现状10-12
• 1.3 金属腔体对天线辐射的影响12-13
• 1.4 本文的主要工作内容和安排13-15
• 第二章 天线的基础知识15-27
• 2.1 前言15
• 2.2 波瓣图和波束15-17
• 2.2.1 波瓣图15-16
• 2.2.2 波束范围和波束立体角16-17
• 2.3 方向性系数D和增益G17-19
• 2.3.1 方向性系数17-18
• 2.3.2 天线增益G18-19
• 2.4 天线的极化和轴比19-21
• 2.4.1 线极化、椭圆极化、圆极化19-21
• 2.4.4 轴比21
• 2.5 带宽和中心频率21-22
• 2.6 输入阻抗22
• 2.7 天线的场区22-23
• 2.8 Friis传输方程23-24
• 2.9 天线有效面积24-25
• 2.10 天线的效率25-26
• 2.11 小结26-27
• 第三章 Dipole天线在智能锁中的应用27-36
• 3.1 智能锁的等效模型27
• 3.2 天线增益的计算27-29
• 3.3 Dipole天线的设计29-35
• 3.3.1 偶极子天线的介绍29-31
• 3.3.2 对称“L”型偶极子天线的设计31-33
• 3.3.3 背腔的“L”型偶极子天线的设计33-35
• 3.4 小结35-36
• 第四章 MIMO天线在智能锁中的应用36-45
• 4.1 MIMO天线的介绍36-39
• 4.1.1 MIMO技术的简介36-37
• 4.1.2 MIMO天线的研究现状37-38
• 4.1.3 天线的隔离度38-39
• 4.2 MIMO天线的设计39-40
• 4.3 天线参数展示40-42
• 4.4 实物展示42-44
• 4.5 小结44-45
• 第五章 圆极化的MIMO天线在智能锁中的应用45-55
• 5.1 圆极化天线的研究现状45-47
• 5.2 切角圆极化MIMO天线的设计47-48
• 5.3 切角圆极化天线参数展示48-52
• 5.4 开槽圆极化天线的设计52-53
• 5.5 开槽圆极化天线的天线参数展示53
• 5.6 小结53-55
• 第六章 总结与展望55-57
• 6.1 研究总结55
• 6.2 展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-62
• 附录62

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