一种新型的平面缝隙阵列天线毕业论文

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1、一种新型的平面全向缝隙阵列天线摘要：一种新型的平面全向辐射缝隙阵列天线在水平平面上被提出。该天线具有一个简单的基于带状线结构。它的制作采用了低成本的准确平面印刷技术。一系列的矩形环槽蚀刻在两个平行的接地平面上，作为散热器。在这项研究中讨论了天线的操作的基本原则。连续八个槽孔天线采用遗传算法（GA）的集群系统上实现了良好的全向辐射特性。原型天线的制作与量测。测量结果与仿真数据表明，该天线具有令人鼓舞的特征一致。例如，在工作频率为5.8GHz时，在水平面上，它有一个形成良好的全向模式的最大增益变化小于0.5dB，高增益10dBi的水平，侧裂片10分贝以下的主瓣和正面。同时，该天线

2、的中心频率的4.6%的阻抗带宽（5.68–5.95GHz）为S11<10分贝且具有全向性能稳定的阻抗带宽。关键词:遗传算法，全向天线，平面阵列，缝隙阵列。一、引言蓬勃发展的无线通信系统市场显著需求在水平平面上全向辐射的高性能天线。已开发了各种天线，如同轴共线天线（可可）[1]，[2]，的平面偶极子阵列[3]，共形微带阵列[4]，[5]，微带贴片天线阵[6]-[8]，微带缝隙天线阵[9]，和波导缝隙阵列天线[10]。对于许多实际的应用中，一个理想的全向天线应具有以下特点：（1）在增益变化小的水平面上有良好的全向辐射模式；（2）高增益；（3）效率高；（4）容易，可调辐射的倾斜角；

3、（5）可直接由一个50Ω同轴线而不需要一个匹配或匹配变压器输入；（6）是紧凑的，重量轻容易以较低的成本来制造。然而，现有的天线无法满足所有这些要求。例如，同轴共线天线遇到由于其辐射元件的欧姆损耗效率降低和笨重的馈送网络的微波和毫米波无线应用[8]，[11]。微带共形阵列天线必须保证圆筒状的地面，使其造价高[3]。微带阵列天线具有较低的制造成本，但他们中的许多[6]-[8]遭受低增益和高增益变化。本研究的目的是开发一个新的全向天线满足上述要求。该天线有一个简单的带状结构和使用一系列的矩形环槽，蚀刻在微带线的两个金属的理由，如散热器。这是提供直接通过50Ω同轴线的带状线的一端而不

4、需要匹配或匹配变压器。此外，它的平面阵列结构允许一个简单的平面印刷技术的应用，使其制作简单，准确，并以较低的成本完成。带状线馈电缝隙阵列已有R.S.埃利奥特等人的研究。[12]，[13]，但是最好的作者的知识，没有这样的全向天线使用带状线的结构和环槽，在文献中已报道。为了达到良好的全向辐射特性，该天线优化的遗传算法（GA），和GA的并行运行在集群系统中有32台电脑，加快优化过程。这个交流排版如下。第二部分介绍了建议的天线的配置。基于并行遗传算法的天线优化技术在第三章。在第四部分中是模拟和优化的天线测量特性的说明。最后最后结论是在第五章。二、天线的结构和工作原理如图1所示，该天

5、线包括一个带宽Wc和两个金属接地平面的中心导体。中心导体嵌入在电介质基板的相对介电常数∑γ和厚度h和被夹在两个平行的接地平面之间形成一个带状线是不平衡的，可直接满足与同轴电缆终端AÁ。其他终端
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和侧壁开。一系列的矩形环槽蚀刻在金属接地。对于这样一个天线，不均匀的环槽具有不等间距的非均匀阵列在天线设计实现方面可以提供更大的灵活性，性能优于一个等间距大小分布均匀的槽。然而，要优化结构参数的数量将急剧增加，使得基于优化的遗传算法困难。因此，在这项研究中，我们决定采用与等间距的槽的大小均匀的天线阵列。图1.缝隙天线阵的配（a）它的横截面图；（b）中心导体；（c）接地平面几何图

6、2说明了瞬时电流分布规律在谐振频率的天线，如箭头所示。它是由流行的商业软件CST仿真（计算机仿真技术）微波工作室（MWS）基于有限积分技术（FIT）模仿。这个数字表明，从进料端，电流就开始流动，和衰减沿带状线。电流衰减是由于电磁能量耦合的带状线和逐步从环槽的辐射，具有行波天线的特性。这些插槽，电流是彼此相对水平面；因此，他们作为传输线有很小的远场辐射。相反，电流在垂直方向是同相的，他们作为散热器。此外，在垂直平面共线的安排将使他们的领域具有建设性和产生一个全方位的在水平面内高增益远场辐射模式。由此产生的辐射应该在宽边方向与线性极化（z方向），结果在第四章显现出来。图2.在缝隙

7、阵列天线的电流分布二、天线优化作为一个强大的和有效的优化技术，遗传算法（GA）[14]利用自然演进的过程：在连续几代参数的改进。遗传算法已成功地应用在各种天线的优化[15]，[16]。在这项研究中，它是用于优化该全向天线。天线的辐射特性的全波模拟采用CSTMWS软件得到。优化程序是并行的主从式模型和一个Beowulf集群系统[13]以实现大幅减少计算时间。Beowulf集群系统由32个处理器通过一个速度为1000Mb/s以太网互联。一个处理器，命名为主处理器，而所有其进了优化的，被称为从处理器，执行的全