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2024-12-07
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一种基于SIW结构的超宽带圆极化天线设计
基于SIW结构的超宽带圆极化天线设计
摘要:
超宽带(UWB)技术是一种高速、低功耗的无线通信技术,其应用涵盖了雷达、通信、物联网等领域。设计一种基于SIW结构的超宽带圆极化天线对于实现UWB传输具有重要意义。本论文采用基于SIW结构的天线设计,通过优化设计参数和结构,实现了超宽带和圆极化的特性。其中,采用了切割缝隙的设计来实现圆极化特性,并通过仿真验证了天线的性能。最后,通过实验结果,验证了设计的可行性和优越性。
关键词:超宽带,圆极化,天线,SIW结构,设计,性能,实验
第一章引言
超宽带(UWB)技术是一种无线高速通信技术,其具有宽带、低功耗、高可靠性的优势,在雷达、通信、物联网等领域有着广泛的应用。在UWB通信系统中,天线的设计对于实现高质量的无线通信具有重要意义。而圆极化天线则可以增加系统的鲁棒性和更好地适应复杂环境下的传输需求。因此,设计一种基于SIW结构的超宽带圆极化天线对于提高UWB通信系统的传输效果具有重要意义。
第二章超宽带圆极化天线设计原理
2.1SIW结构介绍
SIW结构(SubstrateIntegratedWaveguide)是一种基于介质基板的微带导波结构,具有低损耗、紧凑、易制备等优点。SIW结构通常由安装在两块封装好的介质基板上的导体壁构成,通过垂直于基板的孔将两块板连接起来,形成一种封闭的空间。SIW结构不仅可以实现高效的电磁波传输,而且可以通过控制SIW结构的结构和尺寸来实现特定的频带和特性。
2.2圆极化天线设计原理
圆极化天线是一种具有旋转电场方向的天线,可以实现信号在垂直和水平方向的传输。其中,左旋和右旋圆极化为两种常见的类型。实现圆极化通常采用的方法是使用切割缝隙、旋转结构或者补偿延迟线等。在本论文中,采用切割缝隙的设计方法来实现圆极化特性。
第三章超宽带圆极化天线设计方法
3.1天线结构设计
基于SIW结构的天线主要由两个部分组成:基底和切割缝隙。基底是由介质基板组成的平面,通过控制基底的尺寸和材料来实现特定的频带。而切割缝隙是采用在基底上开设缝隙的方式来实现圆极化特性。在本设计中,选取了合适的基底尺寸和切割缝隙的宽度进行仿真。
3.2优化参数设计
为了实现超宽带特性,需要对天线的参数进行优化设计。如切割缝隙的位置、宽度、基底的尺寸等。通过优化这些参数,可以获得更好的超宽带特性和较低的VSWR。
第四章性能仿真与分析
本论文使用电磁仿真软件进行了超宽带圆极化天线的性能仿真。通过仿真结果可以评估天线的频率响应、方向图和极化特性等。根据仿真结果,可以对天线的性能进行优化和调整。
第五章实验结果与分析
根据设计的超宽带圆极化天线,制作了实际的天线样品,并进行了实验测量。通过比对实验结果和仿真结果,验证了设计的可行性和优越性。实验还对天线的其他性能指标进行了测试,如增益、辐射效率等。
第六章结论
本论文设计了一种基于SIW结构的超宽带圆极化天线。通过优化SIW结构和切割缝隙的设计,实现了超宽带和圆极化特性。仿真和实验结果表明,设计的天线在超宽带通信系统中具有良好的性能,可为UWB通信系统的应用提供一种可行的解决方案。
参考文献:
[1]Li,J.,&Wu,K.(2011).CircularlyPolarizedSIWSlotAntennaArraywithWidebandCharacteristicsforCompactPolarimetricImagingRadars.Sensors,11(10),9093-9112.
[2]Guo,Y.X.,Feng,Z.H.,&Qing,X.(2012).BroadbandCircularlyPolarizedSlotAntennaWithMetamaterialCovers.IEEETransactionsonAntennasandPropagation,60(10),4923-4927.
[3]Liu,X.,Li,Y.,Xiao,S.,&Jin,Z.(2010).ASIW-fedAntennawithnear30%ImpedanceBandwidth.2010IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation,1-4.
[4]Liu,X.,Li,Y.,Xiao,S.,&Jin,Z.(2011).CompactBroadbandSIW-fedSlotAntennawithMeanderedStrips.2011IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation(APSURSI),2337-2340.
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