通信工程论文参考范文：太赫兹通信天线设计与仿真

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1、通信工程论文参考范文：太赫兹通信天线设计与仿真第一章绪论当今社会，论文范文随着无线通信技术的迅速发展，频带资源显得越来越稀缺。现有的频段已经越来越不能满足军事及民用通信的要求，因此开发新的频谱资源就显得非常重要；与此同时，人们对通信信息的速度与容量的要求似乎也是无止境的。在这些需求的驱使下，人们将目光投向了未曾开发的太赫兹（THz）频段。因此这些年来，太赫兹相关的技术都受到很高的重视。从太赫兹成像系统到太赫兹通信系统，以及生物医疗等领域，这些年来都得到了长足的发展。而对于任何无线系统来说，天线作为接收和发射电磁波的装置，都

2、是必不可少的组成部分。所以对太赫兹通信天线的研究，成为一个非常有潜力的方向。1.1课题背景首先要明确一个数量关系：1THz=1210Hz。或者说，1THz的波就是波长为0.3mm的波。传统上讲，太赫兹频段指的是在电磁波谱中从300GHz到3THz的频段。但现在，人们对它的定义更加宽泛，将THz定义为处于光波与电磁波之间，具体是指0.1THz到10THz之间的频段，它的波长是0.03mm到3mm之间，如图1-1所示。对THz这个频段的研究，早在19世纪就有过记载，但在那时候，THz并没有被作为一个独立的频段来研究，科学家只是

3、将它归到了远红外线的范围里一并记录。直到20世纪80年代中期，科研工慢慢将亚毫米波的研究推进到了THz频段，慢慢才有了针对于太赫兹波的专门研究[1]。但在这一时期的研究中，科研工仍被两大瓶颈问题束缚，一是没有有效的方法产生太赫兹波，二是无法制作出灵敏度足够高的探测器[2]。近些年来，光电子技术的发展为THz通信提供了多种多样的THz波源；而半导体技术的日渐精进也使得高灵敏度的探测器成为现实。这就解决了THz通信系统发展路上的两大难题，使得几十年来，THz研究领域的研究生成为了一股热潮。而在这股热潮中，太赫兹无线通信技术更显

4、得炙手可热。最近的二三十年，无线通信技术经历了变革式的发展，对信息的传输率（比特率）的要求越来越高，而提高比特率的有效方式就是提高载波频率。利用THz波进行通信成为未来通信发展的一种必然趋势(如图1-2)。而THz通信技术的发展则绕不开一个基本的问题THz天线技术的研究。天线是在无线通信系统中用来辐射和接收无线电磁波的装置。在发送端，发射机将调制好的高频信号送到天线中，天线将这些能量以电磁波的形式辐射出去；在接收端，天线接收空间中传来的电磁波，并由馈线送到接收装置，由接收装置进行解调处理。这样看来，天线是无线通信中必不可少

5、的一个环节，没有天线，无线通信系统就无法进行电磁波的辐射和接收，无法进行正常的工作。所以说，THz通信技术的发展必然伴随THz天线技术的发展。1.2发展现状太赫兹通信系统拥有前所未有的大容量和非常高的通信速率，当其应用于空间通信时，虽然会被大气层吸收和衰减大部分能量却能够在外太空很好地传播，所以具有良好的保密性。因此，近年来各国都争相开展了THz研究。作为THz通信系统中的一部分，THz天线自然也获得了深入发展的机会。国内外很多机构已经投入THz通信天线研究项目。德国在THz天线研究方面有著名的布仑瑞克工业大学（Braun

6、sch。天线是双缝隙介质透镜天线，增益是13.5dBi[3]。第二章常用THz通信天线分析本章将介绍几类典型的THz天线（机械天线、平面天线和新材料）的结构和基本特点。要评价这些天线的性质优劣，需要引入评价天线性能的几个电参数：如用主瓣宽度和旁瓣电平、前后比、方向系数等评价天线方向性的好坏，用效率和增益等来衡量天线对能量的转化和辐射能力，用极化电平来衡量天线对不同极化方式的电磁波的接收和隔离度，用带宽来衡量天线的可用频带宽度等。利用HFSS13.0软件对其中具有代表性的几款THz天线（喇叭天线、透镜天线、平面薄膜天线）进行

7、建模和仿真，并利用天线的重要电参数对这几款THz天线进行分析和总结，以期对太赫兹天线达成总体上的认识，并为下一章中THz通信天线的模型选择和设计奠定基础。2.1天线的电参数在分析THz常用通信天线之前，先介绍一下天线的几个重要电参数。天线的电参数是用来描述天线辐射或接收能量的能力的。在后文中经常会用到这些参数来描述天线的性能[5]。1.天线方向性。天线的方向性描述的是天线将能量向某一个方向定向辐射的能力。天线的方向性可以从方向图上直观地看出来。方向图是指在距天线一定远处，天线的辐射场强随方向的变化情况。方向图可以是直观的3

8、D图形，也可以在天线最大辐射方向上取两个互相垂直的平面，用这两个平面内的2D方向图来表示。对于一般天线，可以用水平面和铅垂面内的方向图；而对于高频率的天线，一般是用E面和H面内的方向图，所谓E面，指的是电场矢量所在平面；而H面，则是指磁场矢量所在的平面。第三章0.3THz宽带通信天线设计........