【正文】 制在 5%10%。 先在梯形的上 底 面 開槽 。 由于前面的實(shí)驗(yàn)均是 基于一個(gè)等腰梯形而完成的，故在此提出對(duì)其圖形的改良方案，即在某一底邊 和高不變的情況下，改變其上底，從而得到新的方案，對(duì)其 回波損耗 進(jìn)行討論。 仿真后得到的 回波損耗 如圖（圖 332）所示： 圖 332(a) 上底 23mm梯形帶狀線單極子 89GHz的 回波損耗 圖 331(b) 上底 19mm梯形帶狀線單極子 89GHz的 回波損耗 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在上底變大時(shí)，其 回波損耗 整體處于下降的趨勢(shì)，但是其最優(yōu)諧振點(diǎn) 不如上底變大時(shí)。優(yōu)化后天線與原天線在 回波損耗 上的對(duì)照如 圖 所示。 圖 VSWR曲線 改善后天線的增益（圖 ）在最大輻射方向上也是十分高的，在整個(gè)頻帶南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 44 － 范圍內(nèi)，天線增益大于 2dBi，完全符合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。 為 展開優(yōu)化帶狀線饋電寬帶單極子天線 提供了理論基礎(chǔ)； 四、在天線結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本原則的基礎(chǔ)上，提出控制變量法和對(duì)比試驗(yàn)，據(jù)此對(duì)天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，很好的改善了天線的性能； 六、使用 IE3D 完成仿真分析，回避復(fù)雜公式，采用基本的天線理論就可以完成天線的分 析設(shè)計(jì)工作，本文正文部分沒有任何復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式就是很好的例子。 這里要特別感謝的是我的家人。 Propagation, 2021, 52 (4): 11151116. [12] K. M. Luk, Y. X. Guo, K. F. Lee, et al. Lprobe proximity fed Uslot patch antenna[J]. Electronics Letters, 1998, 34 (19): 18061807. [13] K. M. Luk, K. F. Lee. A novel broadband microstrip patch antenna[J]. Electronics Letters, 1998, 34 (19): 14421443. [14] Y. J. Guo, A. Paez, R. A. Sadeghzadeh, and S. K. Barton. A circular patch antenna for radio Lan’s[J]. IEEE trans, Antennas Propagate, , pp. 177178. 。 在本 次畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，我還在準(zhǔn)備研究生入學(xué)考試的復(fù)試 ， 時(shí)間上有較大沖突，但我還是在保證畢業(yè)設(shè)計(jì)正常進(jìn)行的情況下認(rèn)真完成了復(fù)試，最終以第一名的成績(jī)考取我們通信與信息工程學(xué)院，跟隨鄭寶玉老師 進(jìn)行研究生階段的學(xué)習(xí) 。最后，制作完成天線試樣，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量。 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 43 圖 再看改善后天線的駐波比 VSWR 曲線（ 圖 ）。 圖 (a) 改善后的天線三維示意圖 圖 (b) 改善后 的天線三維示意圖 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 42 與原天線在 回波損耗 上的改善 影響天線性能的因素 往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的，并且被研究 參數(shù) 往往不是孤立的，總是處于與其他 參數(shù) 的相互聯(lián)系之中，因此影響研究 天線性能 的因素在許多情況下并不是單一的，而是多種因素相互交錯(cuò)、共同起作用的。 如圖（圖 331）所示： 圖 331(a) 上底 23mm梯形帶狀線單極子的 回波損耗 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 圖 331(b) 上底 19mm梯形帶狀線單極子的 回波損耗 對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，兩天線的駐波比在 89GHz 之間的相對(duì) 諧振點(diǎn)附近有細(xì)微不同，但無法分辨清晰，故把實(shí)驗(yàn)再 89GHz 附近重現(xiàn)。其余均 不變，其仿真后 回波損耗 （圖 328）電流方向圖（圖 329） 如圖所示： 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 圖 328 側(cè)面開槽的天線 回波損耗 圖 329 側(cè)面開槽的電流方向圖 結(jié)果顯示，從側(cè)面開槽后駐波比變化極大，性能退步極大，并且其內(nèi)部電流的分布和流向特點(diǎn)等等均有大幅的變動(dòng)，首先這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 變差， 這是個(gè)失敗的嘗試 ；其次這個(gè)實(shí)驗(yàn)更加證明了假設(shè)的真實(shí)性，即 對(duì) 因?yàn)樾薷碾娏鲝?qiáng)度大的地方，對(duì)天線輻射性能影響較大；而修改電流強(qiáng)度小的地方對(duì)天線輻射性能影響較小，甚至可以剔除這些部分而幾乎不影響天線的性能。 對(duì)帶狀線 開槽后 對(duì)駐波比的影響 因?yàn)? 節(jié)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，帶狀線的電流分布很不均勻，故對(duì)其做出形狀的改變時(shí)做出自己的假設(shè)：對(duì) 因?yàn)樾薷碾娏鲝?qiáng)度大的地方，對(duì)天線輻射性能影響較大；而修改電流強(qiáng)度小的地方對(duì)天線輻射性能影響較小，甚至可以剔除這些部分而幾乎不影響天線的性能。 改善的目標(biāo)就是降低天線的回波損耗 ，而變量就是天線的結(jié)構(gòu)和幾何尺寸。 控制變量法是科學(xué)探究的一種方法，它在 自然科學(xué) 中應(yīng)用特別廣泛。 但是能達(dá)到指定的設(shè)計(jì)要求只是一個(gè)相對(duì)的概念，畢竟我對(duì)“剖面尺寸盡可能低”這一點(diǎn)理解還不是很明確。 圖 318原天線在 － 判斷天線 匹配特性常用的參數(shù)除了回波損耗外，還有一個(gè)就是駐波比（ VSWR），仿真得到的駐波比曲線如圖 319 所示。一三層 用 兩個(gè) 4mm 的 1 端口連接 ，第二層用一個(gè) 3mm 的 +1端口連接 。在三維電流分布圖中，顏色越深的部分電流越強(qiáng)；反之越弱。 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 如果要顯示駐波比曲線，可以通過 Control 菜單項(xiàng) Define Display Graph 中選擇VSWR 來實(shí)現(xiàn)（如圖 ）。通過 View 菜單中的 3D View 可以得到它的三維視圖 。其中 Xcoordinate、 Ycoordinate 設(shè)置 矩形的笛卡爾坐標(biāo)中心 ， 特別的 Zcoordinate 是指矩形所在平面， Length、 Width 設(shè)置矩形的長(zhǎng)寬（以毫米為單位）， Rotation 是矩形以中心旋轉(zhuǎn)的角度。 本章就是在借助 IE3D 強(qiáng)大的仿真功能的基礎(chǔ)上，首 先引用經(jīng)典的 條帶單極子天線結(jié)構(gòu)模型 ， 運(yùn)用“控制變量法”的思想，利用 IE3D 軟件修改寬帶天線的尺寸參數(shù) 或直接 更改 結(jié)構(gòu)，改善駐波比 VSWR 等天線指標(biāo)，分析對(duì)比與原天線的性能差異，確定天線性能達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。對(duì)于傾斜的線極化可分解為垂直和水平極 化分量；對(duì)于橢圓極化則可分解為兩幅度不等、旋向相反的圓極化。然而，旁瓣的極化與主瓣的極化會(huì)有很大的不同。既然是旋轉(zhuǎn)，就有兩個(gè)不同的繞行方向。圖 中的虛線表示磁場(chǎng)，除垂直于電場(chǎng)外，磁場(chǎng)的瞬時(shí)空間變化與電場(chǎng)完全相似。 天線的極化性 波的極化 一個(gè)隨時(shí)間作正弦變化的單色平面波，可以用頻率、振幅、相位和極化來描述。天線的前后比表明了天線對(duì)后瓣抑制的好壞。 天線增益是用來衡量天線朝一個(gè)特定方向收發(fā)信號(hào)的能力 ，它定量地描述一個(gè)天線把輸入功率集中輻射的程度。例如線電流，只要沿 z 軸流動(dòng)，子午面就是其 E 面，因?yàn)樽游缑孢^ z 軸；又如電流小環(huán)，電流落在 xy 水平面內(nèi)，故水平面就是其 E 面；能“腰斬”電流的平面是 H 面。天線的方向圖是用來描述電磁場(chǎng)強(qiáng)度在空間的分布情況，它是一個(gè)三維的立體圖形 （如圖 ） 。 天線的方向性 方向 特 性 的引入 在 節(jié)中，天線被視為一種“換能器” ，從這個(gè)角度， 發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去 。 總而言之 ：駐 波比越小匹配性能越好。 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 天線把傳輸線阻抗與自由空間阻抗匹配起來 所以說在一個(gè)天線系統(tǒng)中，其輸入阻抗直接影響天線能量的輸入或輸出的效率，可以把輸入阻抗視為影響天線 匹配性能 的“直接因素”。 輸入阻抗 天線輸入阻抗 Zin 指的是天線輸入端所呈現(xiàn)的阻抗，所以它應(yīng)是天線饋電點(diǎn)的電壓和電流之比。為什么迄今為止只研究天線的輻射性能呢？原來，絕大多數(shù)天線具有可逆性，即天南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 線用作接收天 線時(shí)的特性與其處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)的特性是相同的。因此要求天線的工作頻帶要有一定寬度，對(duì)于各種頻率都能符合天線各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。制作天線試樣，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 測(cè)量數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的差異，確定天線 是否 可以 達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。限于作者的水平、精力以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等問題，在后續(xù)章節(jié)的研究工作中，將主要采用 IE3D電磁場(chǎng)計(jì)算軟件，進(jìn)行 寬帶定向 天線的 分析和設(shè)計(jì) 。 天線問題本質(zhì)上是一種電磁場(chǎng)邊界值問題，求解的方法很多。超寬帶無線電系統(tǒng)要求超寬帶天線來完成超寬帶被導(dǎo)電磁波和自由空間無線電波之間的轉(zhuǎn)變工作。 帶狀線饋電寬帶單極子天線 天線是任何無線電系統(tǒng)必不可少的組件。 天線 的一般概念 無線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)功率，通過饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。 26 原天線各項(xiàng)參數(shù)分析 10 前后比 8 增益 7 天線的方向性 5 天線的匹配性 1 帶狀線饋電寬帶單極子天線 (3) Finally, In a large number of simulation and data putation. The well accordance between experimental and numerical results show our design is successful. Keywords： Striplinefed wideband monopole antenna。 南京郵電大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目 ： 帶狀線饋電寬帶單極子天線的研究 專 業(yè)： 通信工程 學(xué)生姓名： 班級(jí)學(xué)號(hào)： B07021733 指導(dǎo)教師： 指導(dǎo)單位： 南京郵電大學(xué) 日期： 2021 年 11 月 1 日至 2021 年 3 月 18 日 摘 要 因?yàn)槠矫鎺缀涡秃腿较虬l(fā)散的緣故， 最近在移動(dòng)通信系統(tǒng)里被視為重點(diǎn)應(yīng)用的 天線包括偶極子 /單極子天線，可以 采用印刷電路板工藝實(shí)現(xiàn)。 (2) Then, based on the theoretical knowledge on wideband directional antennas, various aspects of the structure of a classic simple strip monopole antenna have been considered for optimization, with the aid of fullwave EM simulator。 11 天線的極化 25 原天