【正文】 同時(shí) 感謝 通信 學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師 熱情關(guān)心和幫助。我從中學(xué)習(xí)到許多與天線相關(guān)的知識(shí)，同時(shí)我也學(xué)會(huì)了如何使用 CST、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等軟件 和工具。 仿真時(shí)的接地面是用軟件制作的網(wǎng)狀接地板（由于 CST 自帶的 實(shí)心 接地板不能有效地仿真），而測(cè)量的時(shí)候的接地板是實(shí)心的。 可以觀察到數(shù)據(jù)顯示信 號(hào)強(qiáng)度達(dá)到了 12dBm 左右。等待畫面變成阻抗圓圖。萬(wàn)一開機(jī)后顯示異常 , 可按“復(fù)位”鍵。分析： f=，λ =125mm，λ /2=，λ /4=31； c+2b=61≈λ /2； abch 1圈 數(shù) n， 螺 旋 半 徑R 1 ， 導(dǎo) 線 半 徑 r接 地 面 高 h 3 ， 半 徑R 3 ， 挖 孔 半 徑 R 4xy金 屬 振 子 半 徑 R 2 圖 531 仿真模型天線尺寸 根據(jù)以上理論模型尺寸，建立實(shí)物天線模型。對(duì)天線的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和優(yōu)化，使天線的增益能夠得到有效提高，達(dá)到 7dB 左右。 圖 5220 反射參數(shù)圖 由圖 5214 可知。使用 CST微波工作室的瞬態(tài)求解器，在定義“遠(yuǎn)場(chǎng)監(jiān)視器”時(shí)指定了需要存儲(chǔ)場(chǎng)值得那些頻率之后，只需要一次計(jì)算，就得到任意多個(gè)頻點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)分布。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書（論文） 29 圖 5212 求解器控制對(duì)話框 保持缺省設(shè)置，點(diǎn)擊 start 按鈕開始計(jì)算，系統(tǒng)左下方會(huì)彈出一個(gè)進(jìn)度條，顯示有關(guān)當(dāng)前計(jì)算狀態(tài)的信息。其理論模型如下： abch 1圈 數(shù) n ， 螺 旋 半 徑R 1 ， 導(dǎo) 線 半 徑 r接 地 面 高 h 3 ， 半 徑R 3 ， 挖 孔 半 徑 R 4xy金 屬 振 子 半 徑 R 2 圖 529 高增益全向天線的理論模型構(gòu)建 建模步驟：根據(jù) c 和 n 由下面的程序畫上下帶有直線段的螺旋，螺旋的起點(diǎn)位于（ R1， 0,0）；平移螺旋到 x=0，在向上平移 h2+a；構(gòu)建最下端的振子柱體；將振子柱體與螺旋合并到一起 copy 移動(dòng)兩次；構(gòu)建 h1 的柱體；構(gòu)建接地面的柱體；選中兩個(gè)面，采用集中端口，將材料全部設(shè)置為PEC。 用 CST 構(gòu)建高增益全向天線模型 ：?jiǎn)?dòng) CST 微波工作室的時(shí)候，都會(huì)要求您來(lái)選擇一個(gè)最合適仿真器件的模板。 因?yàn)?相控陣的所有元都連接到饋線， 所以相鄰陣元之間距離都相等。能夠 為用戶提供完整 而 統(tǒng)級(jí)數(shù)值仿真分析。 FIT 就是采用第三種方法以盡可能減小幾何形狀模擬上的誤差。 FIT在這兩發(fā)面都有其獨(dú)到之處 , 下面分別作簡(jiǎn)要說(shuō)明。 在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比。 電感加載單極子天線的特點(diǎn) 通過(guò)給天線合適的加載，可以使天線上部分或全部呈行波分布，進(jìn)而使天線輸入阻抗及輻射方向圖等特性具有寬帶性。給一個(gè)線圈通入電流，線圈周圍會(huì)產(chǎn)生 一定的 磁場(chǎng)，線圈 中 就 會(huì) 有磁通量通過(guò)。如下圖所示： 本設(shè)計(jì)采用的是串聯(lián)型集中加載。 通常來(lái)說(shuō)天線 兩臂的幾何尺寸或結(jié)構(gòu)形式完 全對(duì)稱 的為偶極天線 ，也就是 中心饋電的對(duì)稱振子。這種天線的極化方向取決與所使用天線單元的極化方向。許多蜂窩無(wú)線系統(tǒng)和 PCS 系統(tǒng)的基站使用的是直排陣列。另一方面，有些天線陣列中只有一個(gè)天線元與饋線想連接，而其他元的工作則是吸收和轉(zhuǎn)射來(lái)自被驅(qū)動(dòng)天線元的輻射功率，這些天線元叫做 “ 寄生元 ” ，這種天線叫做 “ 寄生陣列 ” 。疊加結(jié)果不僅與各列電磁波的振幅大小有關(guān)，而且與它們?cè)谙嘤鰠^(qū)間內(nèi)相互之間的相位差有關(guān)。等 )定義了天線水平平面的波束寬度。 天線的極化就是當(dāng)天線發(fā)射時(shí)，在給定方向輻射波的極化，其方向就是天線輻射電磁波電 場(chǎng)矢量的瞬時(shí)指向。 通常來(lái)講 ， 提高增益的方法 主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度 ，而在水平面上保持全向的輻射性能。這是一種理想的狀況，實(shí)際上總存在反射，所以駐波比總是大于 1 的。 在離某天線距離處，天線在最大輻射方向上的輻射功率流密度與相同輻射功率的理想無(wú)方向性天線在同意距離處的輻射功率流密度之比為方向系數(shù)。主南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書（論文） 8 平面的 選取方法因問(wèn)題的不同而有所差異 。 m a x m in002f f fR ff???? （ ） 其中 fmax 是工作頻帶的上限頻率 minf 工作頻帶 的 下限頻率。 第 5 章，利用網(wǎng)絡(luò)矢量分析儀測(cè)量分析高增益全向天線的性能參數(shù)。自適應(yīng)陣 列是 以天線陣列為基礎(chǔ) 的，首先 取得電磁信息 ，然后 使用人工智能 化 的方法 對(duì)其 進(jìn)行 研究 處理，對(duì)電磁環(huán)境做出分析、判斷，并自動(dòng)調(diào)整本身的工作狀態(tài)使之達(dá)到最佳。 盡可 能 的 使電磁波盡集中 在 確定的方向上 面 ，或 者 對(duì)確定 的方向 的 來(lái)波 能夠 最大限度地接收，即天線具有方向性。 隨著現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，通信系統(tǒng)的日趨小型化和高度集成化成為其主要的發(fā)展方向，而作為通信設(shè)備的前端關(guān)鍵部件的天線，其性能的優(yōu)越與否對(duì)整個(gè)通信質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。 課題的主要工作是 分析了天線產(chǎn)生高增益的基本原理， 研究陣列結(jié)構(gòu)和加載技術(shù)，通過(guò)改變陣列之間距離的加載大小，實(shí)現(xiàn)在水平面方向圖的壓縮。 關(guān)鍵詞 ：全向天線，陣列，高增益，方向圖，駐波 比 ， CST 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書（論文） 2 Abstract A high gain omnidirectional unipole antenna is studied in this paper. The antenna adopts the segmented line structure and uses inductive coil for loading. The effective gain of the antenna can reach to 7dB and it can work in the frequency band of and the VSWR is less than 2. The main task of the paper is to analyze the basic theory of the high gain antenna. The array structure and loading techniques are also in consideration. Through changing the distance between the array segments, the radiation pattern can be pressed in horizontal direction. This research adopts electromagic simulation technology CST to realize, which is based on the method of finite integral. Through the CST simulation, I can get the relationship of return loss vs frequncy and other relevant data. according to the simulation, optimization and analyses, the author constructed a expriment model and measured its voltage stational wave ratio by using the vector work analyzer and good results has been seen. The author also adopt the indirect method of bing the software with the hardware to measure the antenna radiation characteristics of the antenna. It is proved that the antenna has the property of the highgain antenna . Key words： Omnidirectional antenna, Array, High Gain, Pattern, VSWR, CST 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書（論文） 3 目 錄 第 1 章 緒論 ........................................................................................... 5 選題背景及意義 ............................................................................ 5 研究現(xiàn)狀 ...................................................................................... 5 本文研究?jī)?nèi)容及安排 ..................................................................... 6 第 2 章 天線基本理論與技術(shù)發(fā)展 .......................................................... 7 天線的的主要性能參數(shù) ................................................................ 7 天線的帶寬 .......................................................................... 7 輻射方向圖 .......................................................................... 7 駐波比和增益 ...................................................................... 9 極化特性 ........................................................................... 10 天線的波瓣寬度 ................................................................. 11 天線陣列的研究 ......................................................................... 11 天線陣列的原理 ................................................................ 11 天線陣列的分類 ................................................................ 12 第 3 章 高增益全向天線的特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式 .......................................... 14 單極子天線，偶極子天線 ........................................................... 14 螺 旋電感加載天線 ..................................................................... 14 加載天線 ............................................................................ 14 電感 .................................................................................. 15 電感線圈的主要特性參數(shù) .................................................. 16 電感加載單極子天線的特點(diǎn) .............................................. 16 高增益天線與全向天線 .........................................................