【正文】 （另起頁：參考文獻(xiàn)范例）參考文獻(xiàn)（參考文獻(xiàn)標(biāo)題為三號(hào)，宋體，加粗，居中，上下空一行）（正文為五號(hào)，宋體，行距為固定值20磅）在這個(gè)背景下，各種用于展寬天線頻帶，縮小天線尺寸的方的得到廣泛的研究和探討。因?yàn)橛星懊孀鲣亯|，對于類似的優(yōu)化方法，共面波導(dǎo)饋電的天線則簡單闡述優(yōu)化過程，分為了四步走逐一優(yōu)化，最后綜合考慮修改了一些細(xì)節(jié)后敲定了最終尺寸和結(jié)構(gòu)，兩款天線的尺寸將在結(jié)論章節(jié)中列出。最終的天線E是在天線D的基礎(chǔ)上對兩接地板進(jìn)行倒角處理，倒角半徑為12mm。 最終優(yōu)化的天線對最終的天線進(jìn)行仿真，為了便于看清楚每個(gè)頻點(diǎn)的位置和所對應(yīng)的值，這里將離散曲線和連續(xù)曲線列出。 接地板開槽位置圖示 d=1mm時(shí)天線駐波比曲線 d=，天線的在整個(gè)工作帶寬內(nèi)駐波比有很大的改善，在3—20GHz內(nèi)都達(dá)到了要求。然后大規(guī)模改變的話，某些地方會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重失配，這也從側(cè)面說明一開始的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出來的輻射片面積和面積等效法是經(jīng)得住考驗(yàn)的。 g=12/9mm時(shí)天線駐波比變化曲線，當(dāng)接地板高度為12mm時(shí)，天線獲得較好的匹配，—11GHz范圍內(nèi)小于2。在本章中，我們將在HFSS軟件中對這兩款天線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究及性能分析，考察天線的各參數(shù)對阻抗匹配的影響，并通過改進(jìn)是天線性能得到優(yōu)化。其余設(shè)置同上。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，輻射片的面積和形狀、接地板的高度、開槽等對低頻段的阻抗匹配有較好改善，所以下一章將重點(diǎn)在這三個(gè)方面對天線進(jìn)行優(yōu)化。 兩款圓形變形輻射板單極子天線的設(shè)計(jì)根據(jù)上述原理，本節(jié)設(shè)計(jì)了兩款由圓形輻射片變形而來的超寬帶單極子天線，并對其初步仿真，查看方向圖和駐波比，便于下一章的實(shí)驗(yàn)分析。 單極子天線設(shè)計(jì)原理 超頻帶天線由于其獨(dú)具的特殊性，在設(shè)計(jì)方法和參數(shù)要求上與一般傳統(tǒng)的窄帶天線有著明顯的區(qū)別。理想磁邊界是指電場方向與表面相切；完美匹配層邊界用一種非實(shí)際的、阻抗與自由空間相匹配吸收層來模擬開放空間。創(chuàng)建一個(gè)設(shè)計(jì)包括步驟如下：FileNew，然后點(diǎn)擊ProjectInsert HFSS Design，新建一個(gè)Project。求解結(jié)果是單元結(jié)點(diǎn)處狀態(tài)變量的近似值。第四步：單元推導(dǎo)：對單元構(gòu)造一個(gè)適合的近似解，即推導(dǎo)有限單元的列式，其中包括選擇合理的單元坐標(biāo)系，建立單元試函數(shù)，以某種方法給出單元各狀態(tài)變量的離散關(guān)系，從而形成單元矩陣（結(jié)構(gòu)力學(xué)中稱剛度陣或柔度陣）。 有限元是那些集合在一起能夠表示實(shí)際連續(xù)域的離散單元。最后介紹阻抗匹配的相關(guān)知識(shí)，這一部分是設(shè)計(jì)超寬帶天線所要重點(diǎn)關(guān)注的。設(shè)計(jì)人員還需要具有從大量的輸出結(jié)果中找到有用數(shù)據(jù)的技能。單電阻方式的直流功耗與信號(hào)的占空比緊密相關(guān)；雙電阻方式則無論信號(hào)是高電平還是低電平都有直流功耗。對于什么情況下需要匹配，采用什么方式的匹配，為什么采用這種方式，下面分列幾點(diǎn)：1 串聯(lián)終端匹配串聯(lián)終端匹配的理論出發(fā)點(diǎn)是在信號(hào)源端阻抗低于傳輸線特征阻抗的條件下，在信號(hào)的源端和傳輸線之間串接一個(gè)電阻R，使源端的輸出阻抗與傳輸線的特征阻抗相匹配，抑制從負(fù)載端反射回來的信號(hào)發(fā)生再次反射。 阻抗匹配 阻抗匹配是指信號(hào)源或者傳輸線跟負(fù)載之間的一種合適的搭配方式。方向性系數(shù)通常取對數(shù)分貝，單位是dBi，其中i表示與各向同性(isotropic)的理想點(diǎn)源比較。E面是最大輻射方向和電場矢量所在的平面，H面是最大輻射方向和磁場矢量所在的平面。立體方向圖形象、直觀，但畫起來復(fù)雜。適用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量天線輸入阻抗實(shí)質(zhì)上就是測量天線輸入端口的Z參數(shù)。 天線基本參數(shù) 電路參數(shù) 天線的電路參數(shù)在本論文中只簡單介紹電壓駐波比（VSWR），駐波比的問題本質(zhì)上也是回波損耗問題，兩者的本質(zhì)都是阻抗匹配問題。 對于實(shí)際使用的大多數(shù)天線，因其電尺寸已與波長可以比擬，所以不能應(yīng)用電流元的公式來計(jì)算其輻射場。由于接受點(diǎn)在遠(yuǎn)處，所以重點(diǎn)討論遠(yuǎn)場（輻射場）。在UWB系統(tǒng)中，作為重要組成部分的UWB天線的性能很大程度上制約了整個(gè)系統(tǒng)的性能。 為了有效地將能量從發(fā)射機(jī)饋送到天線，將其空間電磁波轉(zhuǎn)換成高頻電流（或?qū)Рǎ┧椭两邮諜C(jī)。 第四章是實(shí)驗(yàn)對比，是本論文的工作重點(diǎn)，對設(shè)計(jì)的兩款天線進(jìn)行優(yōu)化。 (1) 相位中心問題：如何通過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)確定UWB天線的相位中心，定量考察相位方向圖對UWB天線性能的影響，以利于脈沖型超寬帶天線的設(shè)計(jì)； (2) UWB天線的數(shù)值分析：穩(wěn)定可行的快速算法，能用于任意UWB天線和散射體的瞬態(tài)分析，有助于提高設(shè)計(jì)精度和效率； (3) 新材料和工藝的應(yīng)用：采用新型制作工藝如LTCC工藝、高級封裝集成工藝、人工電磁材料(以EBG為代表)，有利于實(shí)現(xiàn)體積小巧、性能良好的集成化天線，非線性介質(zhì)如液晶材料方面的UWB天線研究也開始受到關(guān)注； (4) 小型UWB天線的精確測量技術(shù)：如何減小其他因素(如饋線亂真發(fā)射)對小型天線的輻射特性影響，以及電小UWB天線的效率測量，都是值得研究的問題； (5) 利用廣義信道和隨機(jī)過程方法評估天線與系統(tǒng)性能：廣義信道特性是關(guān)于方位角、俯仰角的復(fù)雜函數(shù)，只有在充分積累數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上才有望建立的傳播模型具有一般性，通過該模型和傳輸性能，可以對UWB天線的性能進(jìn)行評價(jià)和分析，選擇性能最佳的收發(fā)天線。為了抑制干擾，勢必要將與其他系統(tǒng)重疊的頻段濾除，實(shí)現(xiàn)方法是在天線結(jié)構(gòu)上引入諧振結(jié)構(gòu)，以下是幾種通過開槽和增加枝節(jié)來實(shí)現(xiàn)陷波功能的天線設(shè)計(jì)： ：天線—系統(tǒng)一體化的思想就是把天線與傳播鏈路組成的廣義信道作為一個(gè)空間濾波器，研究信號(hào)在其中的傳輸性能，定量地評估信號(hào)的傳輸質(zhì)量，選擇合理的接收發(fā)送天線、設(shè)計(jì)合適的通信信號(hào)與相關(guān)算法，實(shí)現(xiàn)最佳傳輸性的系統(tǒng)。而就實(shí)際應(yīng)用而言，寬頻帶和小型化是天線最重要的方向之二。印刷單極子具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、制作容易和全向輻射特性等優(yōu)點(diǎn)，所以本課題將其選為小型化超寬帶天線的代表來研究。此后為進(jìn)一步拓寬超寬帶天線的帶寬，相關(guān)研究人員又相繼提出了圓形、橢圓形、扇形、水滴形、火山型等多種變形單極子天線。 雙錐天線是最早的具有寬帶特性的天線，最先由英國的洛奇1989年制成，它可以看成是激勵(lì)TEM模的均勻漸變線，故其輸入阻抗有寬屏帶特性。 超寬帶天線的發(fā)展歷程超寬帶天線的發(fā)展歷程主要可分為三個(gè)階段： （1）1950年之前基本屬于早期發(fā)展時(shí)期，這時(shí)的超寬帶天線主要用于廣播電視通信領(lǐng)域； （2）1950—1990近四十年，算是超寬帶天線的蓬勃發(fā)展時(shí)期，在這個(gè)階段多種寬帶和非頻變天線的設(shè)計(jì)理論被相繼提出。而在民用方面，主要用于無線個(gè)人局域網(wǎng)（WPAN）、精確測距、金屬探測等。但頻譜的使用需求卻不斷增大，想要保持通信質(zhì)量，只能不斷地往高頻段寬頻帶推進(jìn)，此時(shí)超寬帶技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。一款輻射面和地面不共面，整體大小30mm30mm1mm，輻射面較小，采用微帶線饋電。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：小型化超寬帶天線的模型仿真 學(xué) 院 電子與信息學(xué)院 專 業(yè) 物理電子技術(shù) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 摘 要 自2002年，聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC) GHz頻段應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域，具有高數(shù)據(jù)傳輸率、低成本、低功耗和抗干擾能力強(qiáng)的UWB通信系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。通過優(yōu)化使天線工作頻率3—30GHz內(nèi)駐波比小于2。超寬帶（UWB）是指信號(hào)帶寬大于500MHz或者是信號(hào)帶寬與中心頻率之比大于25%。而天線作為無線通信系統(tǒng)的重要組成部件，對整個(gè)系統(tǒng)的性能都有著至關(guān)重要的影響。主要廣泛用于通信及雷達(dá)探測領(lǐng)域； （3）1990年至今則是真正意義上的超寬帶天線發(fā)展時(shí)期，2002年FCC開放民用UWB設(shè)備使用頻段，關(guān)于超寬帶天線的各種研究開始高速發(fā)展起來。下圖是早期的雙錐天線極其變形，逐漸由立體雙錐演變成平面雙錐結(jié)構(gòu)。大大地增多了平板單極子天線的種類。印刷縫隙天線相對于微帶天線來說，有較大的阻抗帶寬及全向輻射，體積不因帶寬增寬而增大，但會(huì)因?yàn)榻拥孛鏅M向電流大而使交叉極化比單極子大。實(shí)驗(yàn)證明，通過將天線印刷在介質(zhì)基板上可借助材料的介電常數(shù)有效地縮小天線的尺寸，在此基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步通過天線的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和加載技術(shù)及匹配網(wǎng)絡(luò)等實(shí)現(xiàn)天線小型化與寬頻帶的設(shè)計(jì) 目前,世界各國都非常重視超寬帶天線技術(shù)及其在未來移動(dòng)通信方案中的地位與作用,紛紛開展了大量理論分析和研究,并建立了一些技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)。最直接的方法是采用在同步接收機(jī)上安裝收發(fā)天線，通過直接收發(fā)脈沖信號(hào)，觀察接收波形的方法來判斷天線的優(yōu)劣。 可見，超寬帶天線的研究內(nèi)容涉及到電磁場數(shù)值計(jì)算、微波集成電路與精密加工工藝、新型材料、儀器與測量技術(shù)、通信信號(hào)處理等理論和技術(shù)，還有大量研究工作有待今后完成。通過對天線尺寸、介質(zhì)介電常數(shù)、輻射板和底板的形狀，饋電方式等方面來研究超寬帶天線，~≤2。需要解決如下三個(gè)問題：第一，有效地進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，提高輻射功率或提高天線系統(tǒng)的信噪比。UWB天線的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)亦有別于傳統(tǒng)的窄帶和寬帶天線，窄帶天線的設(shè)計(jì)利用諧振特性，帶寬有限，而傳統(tǒng)的寬帶天線基于行波特性和頻率不變性來實(shí)現(xiàn)，在UWB系統(tǒng)中應(yīng)用有限。遠(yuǎn)場區(qū)有以下特點(diǎn)：（1） 遠(yuǎn)場區(qū)只有Eθ和Eφ兩個(gè)分量，兩者在空間上互相垂直，在時(shí)間上同相位，該且與內(nèi)沿矢徑方向傳播的電磁波占了絕對優(yōu)勢，電磁場沿矢徑方向向外傳播且不再返回。此時(shí)輻射場的計(jì)算，嚴(yán)格說應(yīng)該根據(jù)其特定的邊界條件求解麥克斯韋方程組的解。反射系數(shù)的定義為反射波與入射波的比值： (210) VSWR定義為電壓最大值與電壓最小值之比： (211) 天線的輸入阻抗為電壓與電流之比，傳輸線上的歸一化電壓為入射波與反射波的復(fù)數(shù)相加，傳輸線上的歸一化電流為入射波與反射波的復(fù)數(shù)相減。由于Z參數(shù)有實(shí)部和虛部，是矢量形式，因此只有矢量網(wǎng)路分析儀才能測量天線的輸入阻抗。由于這個(gè)緣故，天線方向圖通常是用兩個(gè)互相垂直的主平面內(nèi)的方向圖表示，稱為平面方向圖。位于自由空間的電基本振子，其E面是通過振子軸的子午平面（φ=常數(shù)的平面），H面是垂直于振子軸的赤道平面（θ=90176。 方向性系數(shù)(D)是以總輻射功率相同為基點(diǎn)，沒有考慮天線將輸入功率轉(zhuǎn)換為輻射功率的效率。阻抗的匹配與否關(guān)系到信號(hào)的質(zhì)量優(yōu)劣。選擇串聯(lián)終端匹配電阻值的原則很簡單，就是要求匹配電阻值與驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗之和與傳輸線的特征阻抗相等。因而不適用于電池供電系統(tǒng)等對功耗要求高的系統(tǒng)。另外，除非計(jì)算機(jī)是專門為這個(gè)用途制造的，否則電路仿真軟件不可能預(yù)裝在計(jì)算機(jī)上。第3章 超寬帶天線設(shè)計(jì) 引言 目前單極子天線由于其結(jié)構(gòu)簡單、制作容易、寬阻抗帶寬，且較易獲得全向輻射特性成為目前超寬帶天線的研究熱點(diǎn)。有限元的概念早在幾個(gè)世紀(jì)前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用，例如用多邊形（有限個(gè)直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。為保證問題求解的收斂性，單元推導(dǎo)有許多原則要遵循。對于計(jì)算結(jié)果的質(zhì)量，將通過與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則提供的允許值比較來評價(jià)并確定是否需要重復(fù)計(jì)算。HFSSSolution Type，設(shè)置解算類型，確定如何激勵(lì)和收斂。指定端口設(shè)置激勵(lì)（HFSSExcitationsAssign）。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中。 一種類六邊形超寬帶天線的設(shè)計(jì)，天線選用厚度為1mm的聚四氟乙烯（FR4）作為介質(zhì)基板（，）,，分別印在介質(zhì)的兩面，接地板覆蓋了整個(gè)背面。 一種半圓片共面波導(dǎo)超寬帶天線設(shè)計(jì) 、。 天線的電壓駐波比變化曲線 天線模型的Smith Chart ，根據(jù)其電壓駐波比的變化曲線和史密斯圓圖，可以看出這款單極子天線的阻抗匹配還不錯(cuò)，但卻尚未達(dá)到VSWR＜2的結(jié)果，所以還有待改進(jìn)。對比需要有針對性，出于建模時(shí)間、復(fù)雜度、仿真次數(shù)和仿真時(shí)間的考慮，參數(shù)的對比主要集中在輻射振子形狀大小，饋線的漸變結(jié)構(gòu)，地板的高度和漸變結(jié)構(gòu)上。由于接地板高度的對比是在輻射片不變的情況下進(jìn)行的，所以只能初步認(rèn)