平面印刷天线的设计--毕业设计论文.doc
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1、 编号 潍 坊 学 院毕 业 设 计 技 术 报 告课题名称: 平面印刷天线的设计学生姓名: 胡郭伟学 号: 11021340107专 业: 通信工程班 级: 2011级1班指导教师: 李厚荣2015年6月 4潍坊学院本科毕业设计平面印刷天线的设计【摘要】:在本世纪,电子技术和无线通信技术得到了迅速发展。作为现代无线通信系统中的重要组成部分,它们经常需要具有小天线,多频带和宽带特性。目前,由于采用先进的印刷电路板技术和工艺,印刷天线,因为易加工,重量轻,低轮廓,容易与有源器件和微波电路集成的特点已经广泛的关注和研究。微带贴片天线具有良好的指向性图案,在双极化和圆极化方面容易实现,适合阵列的组合
2、从而得到一个高增益;印刷单极和隙缝天线全向性好,容易实现多频带和宽带特性,这些平面印刷天线被广泛用于雷达,卫星通信,移动通信和其他通信设备之间。因此,对平面印刷天线的研究有着很大的价值和实际意义。在本文中,结合科研的需要和各种无线通信系统的需求,对双极化微带阵列天线和多频带和宽频带平板天线的印刷的相关几个问题展开了研究。本文先是对国内天线技术进行了分析,了解了一下国内外对平面印刷天线的研究的情况,并且了解了对该技术研究的现状,并且重点研究了多层双极化微带阵列天线技术和多频带平面印刷天线设计,并对它们做了一系列的研究的分析。对多层双极化未带阵列天线技术主要分析了单脉冲技术、双极化微带天线、以及阵
3、列的排布方式和其方向图的估算方面。最后并且对结果做了分析。在多频带平面印刷天线设计方面主要讲解了多频段环形单极天线、加载曲折线枝节的矩形环天线和双频段U形环天线方面,并且做了一系列的研究,展示研究结果。研究了多频带平面印刷天线的相关方面。通过在矩形环内部加载直线枝节和曲折线枝节,设计出两种三频带矩形环单极天线,可用于WLAN/WiMAX 2.5/3.5/S.SGHz无线通信。【关键词】:平面印刷天线 微带天线 阵列天线 单脉冲 多频段天线PLANAR PRINTED ANTENNA DESIGNAbstract: In this century, electronic technology a
4、nd wireless communication technology has been developing rapidly. As modern wireless communication system, an important part, they often need to have a small antenna, a multiband and wideband characteristics. Currently, the use of advanced printed circuit board technology and processes, printed ante
5、nna, because easy processing, light weight, low profile, easy to integrate with active devices and microwave circuit characteristics have been widespread concern and research. Microstrip patch antenna having excellent directivity pattern, in terms of dual-polarization and circular polarization easy
6、to implement, for the combination of the array to thereby obtain a high gain; printed monopole slot antenna and omni-directional, and easy to realize multi-band and broadband characteristic, which is widely used in print between the radar antenna, satellite communications, mobile communications and
7、other communications devices. Therefore, the study of planar printed antenna has a great value and practical significance. In this paper, combined with the needs of research needs and various wireless communication systems, several issues related dual-polarized microstrip array antenna and multi-ban
8、d and wideband planar antenna printed launched a study. This article first domestic antenna techniques are analyzed, learned about the situation at home and abroad to study planar printed antenna and understand the current situation of the research of technology, and focuses on the multi-layer dual-
9、polarized microstrip antenna array technology and multiple band planar printed antenna design, and they did a series of studies of the analysis. Not multilayer dual polarized antenna array technology with mainly analyzes the single-pulse technology, dual-polarized antenna, and estimating aspects of
10、the way the array arrangement and its pattern. Finally, and the results were analyzed. In the multi-band planar printed antenna design mainly on the multi-band monopole antenna ring, loaded meander line stub rectangular loop antenna and dual-band U-shaped loop antenna connection, and did a series of
11、 studies showing the results. We study the relevant aspects of the multi-band planar printed antenna. Through the rectangular ring inside and meander line loaded straight stub minor, designed two tri-band monopole antenna rectangular ring, can be used to WLAN / WiMAX 2.5 / 3.5 / S.SGHz wireless comm
12、unications.Key words: Planar printed antenna Microstrip antenna Array Antenna Single pulse Multi-band antenna目录摘要.1Abstract.3第一章 绪论.11.1研究的背景及意义.11.2国内外研究现状.2第二章 多层双极化微带阵列天线技术.82.1单脉冲技术的基本原理.82.2双极化微带天线单元.92.3阵列的排布方式.92.4阵列方向图估算.122.5天线阵列设计与分析.15第三章 多频带平面印刷天线设计.203.1多频段环形单极天线.203.2加载曲折线枝节的矩形环天线.223.
13、3双频段U形环天线.27第四章 结束语.36致谢.37参考文献.38潍坊学院本科毕业设计1.绪论 本章介绍的背景和相关研究的意义;大体上国内外相关学科的发展状况进行系统的审查;概述了国内外研究现状和应用双极化单脉冲阵列天线方面;总结了多波段天线的方法和装置;总结宽带印刷天线的发展和当前状态。1.1研究背景和意义 在今天电子科学与技术每天都在不断的发展当中,各种各样的新技术在不断的涌现出来。特别是最近的几十年中,电路板印刷技术和微电子技术的飞速发展,使得其相关一系列的器件得到了研究和发展。微型处理器(MCU)、超大规模集成电路(VLSIC)、数字信号处理器(DSP)等集成电路的快速发展,使通信设
14、备更加小型化和智能化。例如,在20世纪90年代时期,体型巨大的大哥大在中国被广泛的使用,但是经过多年想过技术的研究和发展,现在的手机大小已经比最开始的大哥大缩小了很多。与此同时移动终端的功能发展出许多种,如视频通话,WiFi无线上网,蓝牙通信,手机刷卡等。在民用通信的迅速发展和国际形势没有太大变化的背景下,世界各国军备不断更新,军用通信设备正面向向高性能、高尖端的方向发展。并且在此同时,作为电子通信设备收发信号的关键部件之一,天线在其设计方面也因此遭遇到了前所未有的机遇和挑战。 印刷电路板技术和工艺进一步推动发展到天线的开发。小型无线电子装置趋势类型需要天线具有低轮廓,成本低,体积小等特点。通
15、过借助印刷电路板的工艺技术,所述这些要求可以容易地实现。由于印刷电路板加工容易,加工周期短,重量轻,成本低。利用天线电路板制造的许多天线中,微带天线无疑是一个天线的最广泛使用的形式。它的适用范围跨越多个领域,例如飞机上的共形微带天线,雷达单脉冲阵列天线,微带相控阵天线等等。此外,随着无线通信技术的快速发展,基于印刷电路板的加工工艺,印刷单极天线和平面印刷天线等一系列平面的印刷天线,因为它们很容易实现多频段和宽带的特点得到了迅速发展,每年都有大量文献报道出平面印刷天线。因此,平面印刷天线深入研究是一项非常有意义的工作。在本论文文中,结合科研课题以及各种无线通信系统的要求,研究了雷达和无线通信的多
16、频带天线的单脉冲天线的的相关方面。 对空间动态的信息进行快速准确的获取和判定在军用领域被迫切的需求,因此雷达技术在此条件下产生了。目前,雷达已经在地面,空中,海上和外空间上被管饭的应用。地面上的雷基地向上主要用于飞机或其他空间目标检测、定位和跟踪。经过雷达侦察到目标后,需要雷达对其侦查到的目标要连续的跟踪。在跟踪雷达跟踪目标的同时,需要计算出的角度位置数据并且传达跟跟踪系统,方便进行瞄准瞄准。自20世纪40年代后期,单脉冲技术在军队中得到很广泛的应用,它在空中和导弹防御系统的一个重要的角色。在单脉冲测角系统,可以从空间角度信息,测量角速度更快的数据速率,高角精度的目标回波脉冲。因此,今天的主动
17、导引头和设备,几乎都是通过单脉冲测角技术开发。此外,单脉冲三维成像技术在制导雷达上也有了广泛的应用,它可以完成目标的传入探测,跟踪和识别,并拦截导弹控制整个过程,直到摧毁来袭目标。 作为单脉冲雷达的关键部件之一,单脉冲天线设计是非常重要的。为了允许单脉冲接收机的获取更多详细信息,为了提高其灵敏度,分辨率和方位分辨率等功能,有必要需要使用具有双偏振、宽带、高隔离度、低交叉极化电平、高效率的天线。在过去,这一天线大多采用波导缝隙阵列来实现的,因为它的技术比较成熟,效率高,可以达到很好的结束端口隔离和交叉极化特性。但它的个体是比较重的、需要很长的处理时间、处理程序复杂。特别是对于被用于卫星和导弹上时
18、容易受空间,重量等的限制,不能需要太大的体积。此外,在多极化特性方面波导裂缝阵列很难实现。但是多极化技术允许单个脉冲系统获得更多的信息,它可以配对目标距离和方位做出更准确的判断。例如,作为多极化天线的一种,在现代无线通信和军事应用方面多极化先天已经被广泛的应用。双极化天线通常是指接收两个正交极化的电磁波的天线。因为极化天线发射两个信号具有相同的带宽,与单纯线极化天线相比具有更好的实际价值,比如收发器的集成、频率复用、极化分集等。目前,国内使用微带天线来实现这些功能,因为它具有重量轻、低剖面、该系统制作简单的、周期短的优势,并适合加工成一个大的共面阵列,便于实现共口径双极化功率。由此看来,如何设
19、计一个双极化、低调、体积小、高增益、低旁瓣、窄波瓣宽度的单脉冲天线,为国内外研究者仍然是一个具有挑战性的任务。 21世纪是信息化高度发展的时代,在通信和信息技术中移动通信服务、多媒体信息服务、互联网应用这单个方面有着突出的成就。正如习近平主席说:“人们应该分享发展的成果,”信息社会的最终结果是使人们的生产和生活的进步和改进。随着中国经济实力的不断增长和人民的收入的不断增长,市民对新生活、工作和娱乐有新的需求和期望。目前,各类无线技术的在不断的推出和发展,在中国市场中已经被广泛的应用。如无线局域网(WLAN)技术,它颠覆了互联网应用通过双绞线的历史,通过无线传输连接到互联网的方法。这极大地简化了
20、网络的结构的安装,并且网络终端可以移动的工作。此外,无线城域网(如WiMAX)技术,超宽带(UWB)、无线数字电视技术(DVB-H)、全球定位系统(GPS)、个人手持电话系统(PHS)、全球通信系统(GSM)、蓝牙通信(Bluetooth)等无线标准也在被大范围的使用。结合通信标准的实际需要,采用先进的印刷电路板技术,纸多层双极化微带阵列天线和单个平面印刷天线设计进行了系统研究和设计应用到单个多乐队和打印单脉冲阵列天线的脉冲系统和无线通信设备的宽带双极化微带天线,相信在这方面的开发工作将有非常积极的意义。1.2国内外研究现状 通过了解国内外研究现状可以知道在平面印刷天线的相关方面研究有很多。本
21、文着重在两个方面:首先,利用多层介质板生产工艺,设计极化微带单脉冲阵列天线雷达;第二,单层印刷板介质,用于多频带印刷天线和印刷天线为宽带无线通信的研究。所以通过参考其他方面的资料,给出下面几个具体的研究进展。1.2.1双极化单脉冲天线进展 传送或接收两个正交极化电磁波的天线称为双极化天线。它最初被用作一个提供两个通信通道频段,但是,今天的现代无线通信的快速发展,其意义和价值已不限于此。因为极化天线可以在相同带宽发送,这两个信号,从而使简单的线性极化天线与更实际值进行比较。例如,许多新的应用程序可以在一个双极化天线被开发,从而改善收发系统集成,频率复用,极化分集等性能。因此,双极化成为现代无线通
22、信系统和军事应用中不可缺少的技术。 系统来说,双极化天线有着不同的形式,如双圆极化、多频双极化、双线极化等,更单向和双向双极化天线点的形式,其方法是不同的。本文侧重于两极分析和阵列天线的设计,而且由于除了薄型,重量轻,成本低,易于生产的微带天线等,但也可以容易地设计为双极化模式,所以阵列单元的基本形式选用多层微带贴片。 双极化微带阵列有两种不同的实现方式,一种是利用两个正交偏振单极阵列,单位两个极化位于不同的层,每一层都是一种阵列的极化。比如X.Qu设计了一对双极化微带天线阵的合成孔径雷达。两个偏振天线元件是通过不同的形式来实现,测试表明,这两种极化天线的交叉水平小于一个26分贝另一个小于31
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