【正文】 Network Model）等 。為了簡明起見，就以矩形微帶天線為例，用傳輸線模型的 分析法討論它的輻射原理，如圖 ： （ a）微帶天線開路端電場 （ b）場分布側(cè)視圖 （ c）等效縫隙 圖 微帶天線輻射原理圖 我們 假設(shè)天線輻射元為 L*W的矩形 微帶 貼片，介質(zhì)基板的厚度為 h。 微帶天線的基本概念 如圖 ，結(jié)構(gòu)最簡單的微帶天線是由貼在帶有金屬地板的介質(zhì)基片上的輻射貼片構(gòu)成的。 （ 6）頻帶寬度 頻帶寬帶寬度是天線的重要指標(biāo)，寬頻天線將是未來天線發(fā)展的一個(gè)重要方向。實(shí)際上，天線的極化隨著偏離最大輻射放而改變，天線不同輻射方向可以有不同的極化。因此，任何一個(gè)天線的輻射場都具有方向性。無線電通信、廣播、電視、 雷達(dá) 、導(dǎo)航、電子對抗、遙感、射電天文等工程系統(tǒng)，凡是利用電磁波來傳遞信息的，都依靠天線來進(jìn)行工作。此外，赫 茲還 用拋物面反射 鏡 天 線 做 過實(shí)驗(yàn) 。第三章接著討論了微帶天線的圓極化理論，圓極化波的性質(zhì)，以及如何實(shí)現(xiàn)圓極化，重點(diǎn)論述了單點(diǎn)饋電，雙點(diǎn)饋電的圓極化天線。 Broad band。 雖 然各 種 各 樣 的天 線令人眼花 繚 亂，但它 們 都遵從相同的 電 磁 場 基本原理 。 天線的基本電參數(shù) 描述天線工作特性的參數(shù)稱為天線的電參數(shù)（ Basic Antenna Parameters），又稱電指標(biāo)，它們是定量衡量天線性能的尺度。在自由空 間中，最重要的兩個(gè)平面方向圖是 E面和 H面方向圖。有功功率以損耗和輻射兩種方式耗散掉，無功功率存在于近區(qū)中。但是，過了二十多年，當(dāng)較好的理論模型及敷銅或敷金的介質(zhì)基片的光刻技術(shù)發(fā)展之后，實(shí)際的天線才被制造了出來，這種基片的介電常數(shù)范圍較寬，具有吸熱特性和機(jī)械性及低損耗正切。因而，在大約 100MHZ到50GHZ的寬頻帶上獲 得了大量的應(yīng)用。當(dāng)微帶天線的形狀復(fù)雜時(shí)，就必須用其他分析方法討論。利用等效原理可以求出縫隙的面磁流密度，從而得 出每個(gè)縫隙的輸入導(dǎo)納和輻射場。 這種理論的基本思想，是將微帶天線看成是一個(gè)上下以電壁為界， 四周以磁 壁為界的介質(zhì)腔體。 從數(shù)學(xué)處理上看，最早出現(xiàn)的傳輸線模型把微帶天線的分析簡化為一維的傳 輸線問題；接著產(chǎn)生的空腔模型則發(fā)展到基于二維邊值問題的解析求解； 20 世紀(jì) 80 年代以來形成和發(fā)展的全波分析又進(jìn)了一步，計(jì)入了第三維的效應(yīng)，成為三維 邊值問題的數(shù)值求解，因而最為嚴(yán)格，但也復(fù)雜得多。 在使用 ADS,HFSS,CST 的過程中，就能體會到以上三種數(shù)值分析方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 圓極化波概述 圓極化波的產(chǎn)生 微帶天線中存在何種模式完全取決于貼片的形狀和激勵(lì)模型，當(dāng)饋電點(diǎn)位于貼片的對角 線上時(shí)，天線中可以同時(shí)維持 01, 10TMTM 模，兩種主模同相且極化正交結(jié)果導(dǎo)致輻射波的極化方向與饋電點(diǎn)所在對角線平行，單點(diǎn)饋電的準(zhǔn)方形貼片、方形切角貼片和四周切有縫隙的方形貼片天線等均可以輻射圓極化波。即 :沿其傳播方向看去，波的瞬時(shí)電場矢量的端點(diǎn)軌跡時(shí)一個(gè)圓。反之，圓極化天線輻射的圓極化波也可以由任意極化的天線收到。由這 個(gè) 性 質(zhì)可以知道， 采用圓極化波工作的雷達(dá)具有抑制雨霧干擾的能力。 相位差 。在 B型中 ,把饋電點(diǎn)設(shè)定在對角線上。的兩個(gè)信號 ,這兩個(gè)饋電點(diǎn)成直角分布時(shí)即可形成圓極化輻射，最簡單的實(shí)現(xiàn)方法是采用 T形分支 ,使兩條支路有四分之一波長的路徑差，為此要保證各支路傳行波 ,一個(gè)實(shí)例如圖 ,二條支路分別激勵(lì) 01TM 模和 10TM 模，兩者的輸入電阻分別為 abRR， ，則可由如下 35公式計(jì)算。 桂林電子科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 14 頁 共 80 頁 圖 采用 3db電橋設(shè)計(jì)的天線 桂林電子科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 15 頁 共 80 頁 第四章 圓極化微帶天線小型化和寬頻帶技術(shù) 圓極化微帶天線的寬頻帶技術(shù) 天線的頻帶寬度是指其參數(shù)特性在規(guī)定的容許范圍內(nèi)的頻帶范圍 ， 對于線極化微帶天線來說 ,通?？紤]的主要性能參數(shù)有 :增益 !方向圖和輸入阻抗 ， 一般情況下 ,天線性能參數(shù)是隨著頻率而變化的 ,因而天線帶寬取決于各個(gè)參數(shù)的頻率特性 ， 若幾項(xiàng)性能參數(shù)能夠同時(shí)滿足指標(biāo)要求 ,則應(yīng)以其中最嚴(yán)格要求的參數(shù)作為確定天線頻帶寬度的依據(jù) ， 對于絕大多數(shù)微帶天線而言 ,輸入阻抗隨頻 率變化是最敏感的 也就是說 ,如果輸入阻抗?jié)M足頻帶要求時(shí) ,其它的指標(biāo)也能夠確保 因此通常以微帶天線輸入端的電壓駐波比系數(shù) (或反射系數(shù) )小于某一指定值時(shí)所對應(yīng)的頻帶范圍作為其帶寬 ,即通常所說的天線帶寬是指天線阻抗帶寬 ， 微帶天線是諧振式天線 ,故帶寬較窄是其主要缺陷 ,隨著寬帶無線通信的發(fā)展 ,對天線寬帶性能的要求日益提高 ,如何展寬微帶天線的帶寬已成為多年來眾多學(xué)者研究的重點(diǎn)課題之一 微帶天線展寬頻帶的方法 對于普通微帶貼片天線而言，它的主要缺點(diǎn)是它的頻帶比較窄 。該方法雖然容易實(shí)現(xiàn)，但是受到客觀條件的限制，加大基片的厚度可增加頻帶寬度，但作用有限。在接地板上切割電長度較小的孔或槽，電磁場由此從微帶饋線耦合到天線輻射元上。且激勵(lì)出較強(qiáng)的表面波 ,而導(dǎo)致天線增益 和交叉極化水平的降低 ,從而限制了高介電常數(shù)材料的應(yīng)用范圍。 Hfss采用標(biāo)準(zhǔn)的 Windows圖形用戶界面，簡介直觀，自動(dòng)化設(shè)計(jì)流程，易學(xué)易用，穩(wěn)定成熟的自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)，結(jié)果準(zhǔn)確。 圓極化微帶天線的設(shè)計(jì)仿真 根據(jù)上面的理論，我們可知，圓極化微帶天線的設(shè)計(jì)有多種方法，下面我們將討論三種設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)所需指標(biāo)。 桂林電子科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 23 頁 共 80 頁 圖 天線軸比 結(jié)果分析：可以看出 3db圓極化帶寬為 ，圓極化帶寬非常小。 口徑耦合饋電是上世紀(jì)八十年代提出的一種饋電方式 ，采用疊層結(jié)構(gòu)， 疊層之間通過地面分開，饋線與微帶貼片之間通過接地面上的窄縫進(jìn)行耦合 ， 口徑耦合饋電天線的各部分之間是分離的，可以分別進(jìn)行優(yōu)化，制作工藝也相對簡單；口徑耦合 貼片具有更多的設(shè)計(jì)參數(shù)，方便設(shè)計(jì)；采用這種饋電方式的天線上沒有劇烈的電流不連續(xù)點(diǎn)，相對較容易建模和分析；此外，口徑耦合天線的阻抗匹配很容易調(diào)節(jié)，所以通常具有顯著的阻抗帶寬。最后，嘗試了用口徑耦合饋電的方式，雖然是兩層，但是尺 寸明顯變小， 在這種情況下的仿真，可變因素就變得較多，貼片尺寸，耦合縫隙的大小，位置等都會對結(jié)果產(chǎn)生影響，關(guān)鍵是把握好天線參數(shù)的控制變量，比如諧振頻率，必須把握好那些因素會對它產(chǎn)生影響， 只要把握好了這些規(guī)律，就可在仿真中實(shí)現(xiàn)較好的指標(biāo)。 本工程由寧夏燕寶房地產(chǎn)開發(fā)有限公司開發(fā)，銀川市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)。 本工程設(shè)計(jì)屋面為坡屋面防水采用防水涂料?；A(chǔ)采用 C30 鋼筋砼條形基礎(chǔ)，上砌 MU30 毛石基礎(chǔ)，砂漿采用 M10 水泥砂漿。具體進(jìn)度計(jì)劃詳見附圖－ 1（施工進(jìn)度計(jì)劃）。 ⑵ 現(xiàn)場設(shè)鋼筋切斷機(jī) 1 臺，調(diào)直機(jī) 1 臺，電焊機(jī) 2 臺， 1 臺對焊機(jī)。 ⑵ 結(jié)構(gòu)工程 結(jié)構(gòu)定位放線（預(yù)檢）→構(gòu)造柱鋼筋綁扎、定位（隱檢）→磚墻砌筑（＋ 50cm 線找平、預(yù)檢）→柱梁、頂板支模（預(yù)檢）→梁板鋼筋綁扎（隱檢、開盤申請）→砼澆筑→下一層結(jié)構(gòu)定位放線→重復(fù)上述施工工序直至頂。 本工程結(jié)構(gòu)中使用主要材料：鋼材： I 級鋼， II 級鋼；砼：基礎(chǔ)墊層 C10，基礎(chǔ)底板、地圈梁、基礎(chǔ)構(gòu)造柱均采用 C30，其余均 C20。內(nèi)墻面除衛(wèi)生間 200 300 瓷磚，高到頂外，其余均水泥砂槳罩面，刮二遍膩?zhàn)?；樓梯間內(nèi)墻采用 50桂林電子科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 2 頁 共 80 頁 2 厚膠粉聚苯顆粒保溫。 本工程建筑面積 :27樓 。 桂林電子科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 30 頁 共 80 頁 謝辭 參考文獻(xiàn) [1] 鮑爾 I J，布哈蒂亞 P．微帶天線．北京：電子工業(yè)出版社． 1985. 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[5] 路德維格（ ）王子宇等譯。此種饋電方式的天線實(shí)現(xiàn)了從 ，在這種情況下，耦合縫隙的尺寸，貼片的大小，空氣層的厚度都會對 s參數(shù)產(chǎn)生影響。 陣列天線需注意阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，根據(jù)微帶傳輸線四分之波長的變換性，可設(shè)計(jì)如下匹配網(wǎng)絡(luò)。相位差。 作為一款功能強(qiáng)大的三維電磁設(shè)計(jì)軟件， Hfss可以為天線設(shè)計(jì)提供全面的解決方案，使用 Hfss額可以仿真分析和優(yōu)化 設(shè)計(jì)各類天線，精確計(jì)算天線的各種性能，包括二維，三維遠(yuǎn)場和近場輻射方向圖，天線方向性系數(shù)，增益，軸比，半功率波瓣寬度，輸入阻抗，電壓駐波比， s參數(shù)以及電流分布等。 桂林電子科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 18 頁 共 80 頁 圖 開槽天線示意圖 采用背饋的方式就能不需要阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，可以大大減小尺寸，但背饋的方式會使得天線的加工變得困難。電磁場的耦合度 由接地板孔徑或刻槽的形狀、尺寸以及位置決定。在一些空氣動(dòng)力性能及重量不甚苛刻的場合，這種方法還是行之有效的。但在電子戰(zhàn)、雷達(dá)等許多應(yīng)用場合，要求系統(tǒng)必須具備寬的頻帶。 還有一種雙饋點(diǎn)型的圓極化微帶天線，就是用 3db定向耦合器， 在直通 和耦合 端口有 90176。 對于 A型， 12| / | Qss??，對于 B型， 1| / |Qss??，對于 C型， 1| / | Qss??。 相位差 ,必須在矩形微帶天線上附加一個(gè)簡并模分離單元 ,使簡并模的諧振頻率產(chǎn)生分離 。而雷達(dá)目標(biāo) (如飛機(jī)、導(dǎo)彈等等 )一般是非簡單對稱體，它對于圓極化波的反射波是橢圓極化波，故具有同旋向的圓極化成分。 (4 )天 線 若 輻 射左旋圓極化波，則只接受左旋圓極化波而不接收右旋圓極化波 ,反之，若天線輻射右旋圓極化波， 則只接收右旋圓極化波。若沿傳播方向按右手螺旋旋轉(zhuǎn)，稱之為右旋圓極化波 。當(dāng)前用微帶天線實(shí)現(xiàn)圓極化輻射主要有幾種方法 :一點(diǎn)饋電的單片圓極化微帶天線 。 HFSS 精確度也比較高，并且仿真時(shí)間較短，不過物理模型的建模比較麻煩。其優(yōu)點(diǎn)是物理概念清楚，計(jì)算簡 單 。 在腔模理論分析方法中有三點(diǎn)假設(shè)： （ 1）由于介質(zhì)基片的厚度 0h ??? ， ，腔內(nèi)電場只有垂直于上下電壁的縱向分量，磁場只有平行于電壁的橫向分量； （ 2）由于 0h ??? ，腔內(nèi)的電 磁場沿縱向無變化； （ 3）在四周壁上垂直于邊緣的電流分量近似為零，即忽略磁場的切線分量 ； 正是由于這些假設(shè)比較合理，腔模理論的分析方法得到了與試驗(yàn)相符的結(jié)論。 微帶天線的縫隙等效圖如圖 （ c）所示，在對縫隙進(jìn)行分析時(shí)，采用如圖 所示的坐標(biāo)系 ，假設(shè)縫隙上的電壓為 U ，則縫隙的切線電場為： /xE U h? （ 22） 縫隙上的等效磁流為： 2m UJzh? （ 23） 桂林電子科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 7 頁 共 80 頁 假設(shè)磁流在 x 和 z 方向上的分布都是均勻的。微帶天線現(xiàn)在已經(jīng)有很多種分析方法，大體上可以分為解析方法和數(shù)值方法兩大類。 微帶天線的輻射原理 當(dāng)前 ，由于分析微帶天線的方法 有所 不同，對它的輻射原理 也有著有不同的說法。之后，基于微帶天線的許多優(yōu)點(diǎn)，微帶天線得到了廣泛的研究和發(fā)展，從而使微帶天線獲得了多種應(yīng)用，并且在微波天線這個(gè)廣闊的領(lǐng)域里，作為一個(gè)分立的整體而建立起自己的課題。輸入阻抗的計(jì)算式比較困難的，因?yàn)檫@需要準(zhǔn)確的知道天線上的激勵(lì)電流，除了少數(shù)天線外，大多數(shù)天線的輸入阻抗在工程中一般采用近似計(jì)算。 （ 3） 增益系數(shù) 增益系數(shù)表示了天線的定向收益程度，增益系數(shù)定義為：在同一距離及相同輸入功率條件下，天線在最大輻射方向上的