开题报告---超宽带系统中天线和滤波器的设计

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1、毕业论文（设计）开题报告学生姓名周宇杰学号22080814班级电科08-1教师姓名张祥军职称副教授系别信电系毕设题目超宽带系统中天线和滤波器的设计开题综述1.研究的意义、国内外研究的现状及发展趋势1.1研究的意义超宽带技术开创出无线通信中一个崭新的领域，拥有十分广阔的前景，随着超宽带无线通信技术的发展，超宽带滤波器作为超宽带无线通信系统中一个重要元件势必会受到越来越多的重视，得到更好的发展。可以预见，凭借UWB无线电抗衰落、抗干扰、容量大、速率高、功率低等突出优点，UWB技术在无线通信领域中将具有革命性的进展，其前景十分诱人。同时，它也给我们提出了更多的挑战，因为现存的多数系统工作在同一频段，

2、相互间的干扰问题将不得不考虑。作为UWB系统的重要组成部分之一，UWB滤波器也将成为未来研究的热点，并且很容易形成产业化的优势。1.2国内外研究的现状1.2.1国外研究现状军用方面：早在1965年，美国就确立了UWB的技术基础。在后来的二十年内，UWB技术主要用于美国的军事应用，其研究机构仅限于与军事相关联的企业以及研究机关、团体。目前，美国国防部正开发几十种UWB系统，包括战场防窃听网络等。民用方面：主要用于通信(如家庭和个人网络，公路信息服务系统和无线音频、数据和视频分发等)、雷达(如车辆及航空器碰撞/故障避免，入侵检测和探地雷达等)以及精确定位(如资产跟踪、人员定位等)。索尼、时域、摩托

3、罗拉、英特尔、戴姆勒一克莱斯勒等高技术公司都已涉足UWB技术的开发，将各种消费类电子设备以很高的数据传输率相连，以满足消费者对短距离无线通信小型化、低成本、低功率、高速数据传输等要求。1.2.2国内研究现状2001年9月初发布的“十五”863计划通信技术主题研究项目中，把超宽带无线通信关键技术及其共存与兼容技术作为无线通信共性技术与创新技术的研究内容，鼓励国内学者加强这方面的研发工作。但是国内目前关于UWB技术的深入研究仅限于雷达方面，关于UWB通信系统的研究还没有形成规模。而很多高校和研究机构也都投入大量的精力对超宽带通信，尤其是超宽带天线展开了研究，取得了一些研究成果。综上所述，不同形式的

4、超宽带天线使用条件、频带不同，各具特点，也各有缺点。例如振子类天线具有一维结构的小尺寸特点，但其辐射在其垂直轴平面内是无方向性的；喇叭类天线虽然可以实现比较强的方向性，但结构上是三维的。同时，这两类天线为达到宽频带匹配，一般要加载吸波材料，这样必然减低效率，这些特点影响了这两类天线的使用范围。1.3发展趋势超宽带天线研究的第一个趋势是：设计具有阻带特性的超宽带天线。由于超宽带系统与其他系统共享频率资源，尤其是在5.1GHZ—5.8GHZ上对无线局域网络（WLAN）的干扰。为了避免可能造成的干扰，最有效的办法就是设计具有阻带滤波特性的超宽带天线，使其在5.1GHZ—5.8GHZ频段上形成阻带从而

5、降低干扰电平，因此具有阻带特性的UWB天线成为近年来的研究热点。超宽带天线研究的第二个趋势是：关注超宽带天线对超宽带脉冲波形的影响，将超宽带天线的时域响应和频域响应结合起来研究。因为超宽带天线与窄带天线不同，在超宽带系统中，超宽带天线是一个重要的带通脉冲整形滤波器，仅仅关注天线的常规参数，例如增益、阻抗特性等是远远不够的，还需要从系统的角度来衡量天线的特性。超宽带天线研究的第三个趋势是：小型化和平面化。因为小型化和平面化直接决定了天线的尺寸大小和加工的成本及难度，间接地影响天线的应用区域和场合，因此，为了拓展超宽带天线的应用，方便集成化，对天线的尺寸和结构。二.研究手段和可行性分析首先，在一般

6、窄带天线设计中很少考虑天线的相位特性，这是因为窄带天线覆盖的带宽内完全可以将天线的相位响应近似看作线性的。而在UWB无线通信中脉冲覆盖的频率范围很宽信息往往包含在脉冲的细节中，天线辐射的信号失真应该尽量小，这要求其不仅具有平坦的幅度响应还应该具有线性相位。传统的非频变天线如等角螺旋、对数周期天线等是典型的色散天线，天线上不同的部分对应不同的工作频率，通过组合的方式实现频率不变特性，这种天线的相位响应是非线性的，会对脉冲造成严重失真影响系统整体性能，不能用于UWB系统中。其次，就时域特性而言，发射和接收天线间的互易关系不再适用，天线用作发射时的响应正比于用于接收时响应的导数。例如锥形天线辐射的电

7、场波形与其馈电点处电压波形相同，而接收到的确是发射电场波形的积分。TEM喇叭与锥形天线相反，其辐射的电场波形是馈电点处波形的导数，而接收的波形与入射电场相同。对于一般窄带天线，波形的微分只是增加了一个项使载波相位改变，可以不计这种影响，而对超宽带波形的发射和接收就必须考虑。再次，天线不同部分辐射的脉冲到达空间同一点时间不同，这引起了天线辐射随观察角度的色散，通常意义上的方向图不再适用，一般用相关能