宽带小型化的高性能鞭天线研究

发布时间：2017-08-22 01:14

  本文关键词：宽带小型化的高性能鞭天线研究

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【摘要】：鞭天线(线天线)在短波通信中的应用越来越多,宽带小型化也是其必然发展趋势。本文以时域有限差分法(finite-difference time-domain,FDTD)为基础,研究设计了宽带小型化的高性能鞭天线。重点研究了细线近似模型的线天线,引入等效电压源,利用FDTD和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)联合仿真技术优化设计了加载天线、以及匹配网络等。本文在设计天线时,兼顾增益、带宽、效率,利用遗传算法优化出高性能的天线,对线天线作了若干研究分析,具体工作如下:1.从电磁场基本原理出发,对麦克斯韦旋度方程进行差分,使用极坐标下的FDTD对天线进行编程仿真,利用了半解析半数值的细线近似方法对计算区域进行网格划分,提高计算效率,引入等效电压源,减少计算空间,然后加入集总元件的FDTD格式,最后实现FDTD仿真。利用此方法研究分析了加载电阻线天线和加载电容线天线。2.利用综合技术,同时引入加载和匹配网络,然后根据GA的特性,实行FDTD和GA的联合仿真,优化加载元件值和加载位置等参数。虽然集总加载一定程度上改善了天线辐射情况,但是不能很好地展开带宽,考虑带宽、效率等因素,对匹配网络进行了优化。最后优化设计出了一副高性能的宽带小型化鞭天线。
【关键词】：鞭天线 时域有限差分法 细线近似 遗传算法 匹配网络
【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
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内研究现状10-17
• 1.2.1 天线的宽带化技术10-12
• 1.2.2 天线的小型化技术12-14
• 1.2.3 综合技术14-17
• 1.3 本论文的主要工作和内容安排17-18
• 第二章 天线的基本理论及分析方法及优化算法18-32
• 2.1 天线的基本理论18-22
• 2.1.1 天线的基本参数18-21
• 2.1.2 鞭天线设计中的问题21-22
• 2.2 时域有限差分原理22-28
• 2.2.1 FDTD差分方程22-25
• 2.2.2 数值稳定性问题和色散问题25-26
• 2.2.3 吸收边界条件26-27
• 2.2.4 激励源设置27
• 2.2.5 近远场变换27-28
• 2.3 优化算法28-31
• 2.3.1 遗传算法基础29-30
• 2.3.2 遗传算法在天线设计中的应用30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 FDTD在线天线分析中的应用研究32-49
• 3.1 FDTD建模仿真32-39
• 3.1.1 二维柱坐标下的FDTD32-34
• 3.1.2 集总元件的FDTD34-35
• 3.1.3 细线近似模型35-39
• 3.2 集总加载线天线研究39-46
• 3.2.1 基于FDTD的电阻加载线天线39-45
• 3.2.2 基于FDTD的电容加载线天线45-46
• 3.3 FDTD和GA协同仿真原理46-47
• 3.3.1 MATLAB简介46-47
• 3.3.2 协同仿真基本流程47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 宽带小型化鞭天线设计研究49-59
• 4.1 加载天线的优化分析50-53
• 4.2 匹配网络的优化分析53-57
• 4.3 结果分析57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 总结59-61
• 5.1 本文的主要工作59
• 5.2 后续工作展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-64

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1 施华,舒琳,王均宏;手机天线的研究进展[J];移动通信;2002年11期

2 杨艾青;李春禾;;天线基础知识(二)[J];内蒙古广播与电视技术;2003年04期

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1 谢处方;;2000年天线展望[A];IEEE北京分会第一届学术年会论文集[C];1987年

2 王致远;倪文俊;蒋凡杰;;螺旋加载倒F天线的设计[A];2009年全国天线年会论文集（下）[C];2009年

3 李晓燕;李江波;;中波小天线介绍与应用[A];2007第二届全国广播电视技术论文集2（上）[C];2007年

4 李宗谦;;天线口面的平均亮温度[A];1995年全国微波会议论文集（下册）[C];1995年

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8 覃正;陈绍汀;;国外SAR天线的发展[A];第五届全国结构工程学术会议论文集（第二卷）[C];1996年

9 蒋颉;周蔚红;何建国;;微波热疗天线的设计与优化[A];2009年全国微波毫米波会议论文集（上册）[C];2009年

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1 大连移动通信公司工程师 李军;天线美化渐成趋势[N];经济日报;2006年

2 ;无线语录增益天线[N];电脑报;2005年

3 ;C网优化中的天线仿真研究[N];通信产业报;2003年

4 罗清岳;智能型GPS导航天线的设计及应用[N];电子资讯时报;2006年

5 赵如兵;解读移动通信天线参数[N];通信产业报;2003年

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