超宽带盘锥天线特性分析与研究报告

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1、泉州师范学院毕业论文（设计）题目超宽带盘锥天线的特性分析与研究AnalysisandreasearchofUltra-widebanddishconeantennacharacteristics物理与信息工程学院电子信息科学与技术专业07级1班学生姓名王剑飞学号070303012指导教师余燕忠职称副教授（博士）完成日期2011-4-3教务处制25超宽带盘锥天线的特性分析与研究物理与信息工程学院电子信息科学与技术070303012王剑飞指导老师余燕忠副教授（博士）摘要：近年来，随着通信技术的迅猛发展，超宽带(Ultra-W

2、ideBand,UWB)通信技术以其低功耗、高带宽、低复杂度等优点而倍受重视。超宽带天线已成为目前天线领域的一大研究热点。盘锥天线由一个导体圆盘和一个导体圆锥构成，因此其结构简单；盘锥天线是一种垂直极化全向天线，具有极宽的工作频段，且全向均匀性好。可用于与宽带梳状波发生器组成电场辐射发射测试项目的比对装置。关键词：超宽带；盘锥天线；全向天线25目录第一章：引言41.1超宽带天线的发展41.2HFSS功能简介41.3本文研究的内容及意义4第二章：盘锥天线的设计52.1盘锥天线的演变过程52.2盘锥天线的尺寸设计规律5第三章

3、：盘锥天线的锥角对天线性能的影响53.1锥角对天线方向图的影响53.2锥角对天线输入阻抗的影响73.3锥角对天线电压驻波比的影响8第四章：盘锥天线的其它参量对天线性能的影响94.1变量S对天线性能的影响94.1.1变量S对天线方向图的影响94.1.2变量S对天线输入阻抗的影响114.1.3变量S对天线电压驻波比的影响114.2变量D对天线性能的影响124.2.1变量D对天线方向图的影响124.2.2变量D对天线输入阻抗的影响144.2.3变量D对天线电压驻波比的影响154.3变量Cmin对天线性能的影响164.3.1变量

4、Cmin对天线方向图的影响164.3.2变量Cmin对天线输入阻抗的影响184.3.3变量Cmin对天线电压驻波比的影响184.4变量Cmax对天线性能的影响194.4.1变量Cmax对天线方向图的影响194.4.2变量Cmax对天线输入阻抗的影响214.4.3变量Cmax对天线电压驻波比的影响22第五章:总结23致谢24参考文献2525第一章：引言1.1超宽带天线的发展超宽带技术[1]是目前被广泛研究的一种新兴的无线通信技术，主要由于超宽带通信技术具有高数据率、功耗低、低复杂度等特点，为通信技术的发展开辟了新机遇。但是

5、超宽带又因为要占用极宽的带宽与其他通信系统同享频段，会造成信号干扰，又给超宽带技术的研究带来了新的挑战。在1898年，OliverLodge提出了球形偶极子、正方形偶极子、双锥极子、三角形偶极子甚至包括领结形偶形极子天线和单极天线的概念。后来随着短波通信发展的需求和宽带技术的进步，人们对这些天线进行了深入的研究。在设计超宽带天线使其结构简单、价格低廉、容易加工等特点的基础上，对领结形天线、单极天线、盘锥天线[2-3]等这些置于平板上的天线，通过调整天线缝隙和形状来实现超宽带。超宽带天线[4]是与UWB技术共同发展的，是U

6、WB系统的重要组成部分，超宽带天线的性能好坏直接影响UWB系统的功能。对超宽带天线的分类有多种分法，根据天线增益可分为低增益天线和高增益天线，根据天线的方向性可分为全向天线和定向天线等。虽然超宽带天线目前有了很大的发展，但是还远不能满足人们的需求，主要在于超宽带天线的设计还面临很大的挑战。随着微波集成电路的发展，超宽带天线的研究与应用也会更快地变为现实。目前，利用集成电路方式进行馈电，制作出超宽带平面槽天线等多种形式的超宽带天线，其特点是能产生对称波束，利用平衡超宽带馈电，具有超宽带特性。1.2HFSS功能简介HFSS软

7、件[5]由Ansoft公司开发，是三维电磁场仿真软件，它应用切向矢量有限元法，可求解任意三维射频、微波器件的电磁场分布，计算由于材料和辐射带来的损耗。可直接得到特征阻抗、传播系数、S参数及电磁场、辐射场、天线方向图等结果。广泛应用于天线、馈线、滤波器、功分器、光电器件、隔离器的设计和电磁兼容、电磁干扰、天线局部和互耦等问题的计算。1.3本文研究的内容及意义本文采用Ansoft公司的电磁场高频仿真软件HFSS进行仿真设计，在常规盘锥天线设计的基础上，对盘锥天线的结构进行优化设计，在较宽的频带内实现良好的阻抗匹配，从而使得天

8、线具备驻波低、全向均匀性[6]好的特点。25第二章：盘锥天线的设计2.1盘锥天线的演变过程盘锥天线[7]的演变过程可认为是有双锥天线演变成下半个锥体用金属圆盘代替的锥形天线，由此可见，盘锥天线是由一个导体圆盘和一个导体圆锥构成。圆盘与馈电同轴电缆的内导体相连接，圆锥的锥顶与同轴线外导体相连接。图（1）为盘锥天线的结构