基于有限元法的背腔微带贴片天线的散射研究

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《电子测量技术》2007年总目次

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一
种大带宽高增益微带天线的研究与设计
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齐博蕾肖
王化祥２３）（０湘，２３）等（３
朱敏慧２３）（６
沈龙
楠宇
郭陈江王忠戴
胡楚锋１４）（９薛晓娜１５）（２钢，１５）等（６
维普资讯
２０７年０
总目次
第１期２
《电子测量技术｝年总目次２ｏ７ｏ
◇综述
运动误差对机载ＳＡＲ定位精度的影响
… … … … … … … …
分布式发电系统孤岛检测方法研究
… … … … … … … ・・ … … ・
… … … … … … … … … … … … …
翟秀云１２）（９向风红１３）（２王春芳１３）（６
徐健健１４）（０
ＭＩＭ０一ＯＦＭ系统中自适应功率分配的算法性能分析Ｄ
… … … … … … … … … … … … … … … … …
蚁群算法在组合优化中的应用
苗
慧
王岩飞
张冰尘，１６）等（３郑世林１６）（８
殷桂粱
孙美玲
校丽萍１１（）
锁相环自锁定技术的研究及应用
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◇ 回顾与展望
振兴我国电子仪器一一纪念《电子测量技术》创刊３Ｏ周年
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便携式飞机信息码快速检测仪设计

背腔式微带贴片天线的近场分布和交叉极化方向图的数值计算_班永灵

在本文计算中 , 腔体为 7 . 5 cm @ 5 . 1 cm @ 0. 08779cm( a @ b @ c) 的长方体腔, 矩形贴片大小为 5. 0cm @ 3. 4cm, 介质基片电介质常数 Er = 2. 17, 损耗正切角为 0. 0015。腔体镶嵌在导电平面内, 贴片由一电流探针( 位于 x f = 1. 22cm, yf = 0. 85cm 处) 激励, 负载位于 x L = - 2. 2cm, yL = - 1. 5cm 处。 3. 1 程序验证
Key words: Cavity-backed, M icrostrip patch antenna, Cross- polarizatio n pattern, F inite element
引言
背腔微带天线在航空航天领域有着广泛的应用前景, 因而对背腔微带天线的分析已越来越引起天线工程师和从事计算电磁学的研究者的关注。对于这种带有背腔结构的微带天线, 解析方法已不适用。积分方程法通过适当的格林函数考虑进了索末菲辐射条件, 使离散区域保持到最小( 例如小到天线表面) , 但它对复杂的结构难以实现, 且形成满秩矩阵, 其处理需要较大的内存量和计算时间; 有限元法适用于任意复杂的结构, 而且产生稀疏的带状矩阵, 但
腔体开口面被分成数据吻合很好因而证明了该混合方法的精确性处于谐振状态时天线表面缝隙处的电场分布与交叉极化方向图天线模型尺寸如上述所取在不考虑探针负载96724ghz第二谐振频点85ghz处计算了天线缝隙处的电场以及面内的交叉极化方向图面方向图位于oz平面内面方向图位于yoz平面内二谐振频点天线表面沿ey是同相位的因而形成辐射的窄缝与处于第一谐振频点时的天线已不再相同同时中窄缝表面的这种场分布形式也是微带天线的传输线分析模型从而保证了传输线模型用于解决微带天线问题的合理性中可看出天线在第一二谐振频点处2db虽然面的交叉极化方向图不一样但它们的最大交叉极化电平是一样的

一种背腔缝隙耦合贴片天线[实用新型专利]

专利名称：一种背腔缝隙耦合贴片天线专利类型：实用新型专利
发明人：宋长宏,秦光远,李振生,邓智勇申请号：CN201920245637.5
申请日：20190227
公开号：CN209217204U
公开日：
20190806
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种背腔缝隙耦合贴片天线，涉及通信、测控和雷达技术领域。

其包括辐射层、馈电网络层、背腔层和射频接插件；辐射层上表面敷刻有两个圆形耦合贴片，馈电网络层的金属敷铜层上具有矩形缝隙和两个月牙型缝隙，微波介质板的下表面设有微带馈线，微带馈线的一端与射频接插件的内导体连接，另一端穿过矩形缝隙在微波介质板下表面上的投影区域，构成终端开路的无耗开路线；背腔层内设有两个椭圆台形腔体，椭圆台形腔体的上底面大于下底面，两个椭圆台形腔体之间设有用于屏蔽微带馈线上射频信号的沟槽。

本实用新型具有驻波带宽宽、轴比带宽宽的特点，可用于通信、测控系统中飞行器载体的高性能低轮廓圆极化天线。

申请人：中国电子科技集团公司第五十四研究所
地址：050081 河北省石家庄市中山西路589号中国电子科技集团公司第五十四研究所天伺部国籍：CN
代理机构：河北东尚律师事务所
代理人：王文庆
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基于曲流技术的小型化宽带贴片天线的研究

摘要小型宽带贴片天线是近几十年发展起来的，作为无线通信中极其重要的一个环节，可以完成信号的发射与接收、信号处理、能量转换等功能，它的发展备受关注。

由于其具有体积小、频带宽、易制作等诸多优点，因此小型化的宽带贴片天线成为天线设计方面的一个研究热点。

本文通过研究小型宽带贴片天线技术，以及有效改变天线贴片表面电流路径的曲流技术，利用基于有限元法的全波电磁仿真软件，成功设计出多种结构小巧、频带较宽、性能稳定的宽带天线。

论文中设计的多种天线结构都经过大量的仿真和优化，并选择了部分进行加工和实测，验证了设计的合理性。

论文的主要研究内容如下：1、研究了微带线馈电情形下的曲流技术，讨论分析了引入的多种开槽结构、多级梯形结构、切角处理对天线的带宽、阻抗匹配、表面电流分布的重要影响。

结合多种曲流结构，设计了具有双陷波特性、三陷波特性及多陷波特性的小型超宽带天线，仿真结果表明设计的天线均有较好的频带抑制特性及良好的性能。

2、研究了共面波导馈电情形下的曲流技术，讨论分析了引入的伞形结构、多级梯形结构、调谐枝节及切角处理在降低天线尺寸、拓宽天线带宽、优化阻抗匹配等方面的作用。

结合多种曲流结构，设计了覆盖中低频段（3.55-6.75GHz）及中高频段（8.6-12.1GHz）的小型宽带天线，仿真结果表明设计的天线均有较大的带宽、良好的阻抗匹配及稳定的增益特性。

3、实验验证了基于曲流技术实现天线的小型化、宽带化及陷波特性的多种方法，讨论分析了这些方法对天线表面电流分布、回波损耗及电压驻波比的影响。

对设计的具有双陷波特性、三陷波特性及多陷波特性的超宽带天线进行了仿真研究与实物制作，在北京罗德与施瓦茨开放实验室的支持下对天线进行了实测，实测结果与仿真数据良好吻合，验证了天线设计的准确性。

关键词：小型宽带天线，曲流技术，开槽结构，调谐枝节，阻抗匹配ABSTRACTMiniaturized broadband patch antenna is developed in recent decades,as an important part of wireless communication,which can complete signal transmitting and receiving,signal processing,energy conversion and other functions,and its development has attracted much attention.Due to its advantages such as miniaturization,wide frequency band,easy fabrication,it has become a research hotspot in the fields of antenna research.In this paper,through the research of small broadband patch antenna with the current path meandering technology that can effectively change the surface current path of antenna patch,and the full wave electromagnetic simulation software based on finite element method,a variety of small broadband antennas with broadband, versatile application and stable performance have been successfully proposed.All the antennas designed have been simulated and optimized time by time,part of these were fabricated and measured,and measured results are in good agreement with the simulation.The main research contents are as follows:1.The antenna meandering technologies on the case of microstrip feed have been studied.The important influence of the introduction of various slot structures, multi-level trapezoidal structure and angle cut processing on the bandwidth, impedance matching and surface current distribution of antennas were discussed and bined with a variety of meandering structure,a double band-notched UWB antenna,a triple band-notched UWB antenna and a multiple band-notched UWB antenna were designed.The simulation results show that the antennas designed have good band suppression characteristics and good performance.2.The antenna meandering technologies on the case of cpw feed have been studied.The functions of the introduction of umbrella structure,multi-level trapezoidal structure,tuning stub and angle cut processing in reducing the antennas size,broaden the bandwidth of the antennas and optimized impedance matching were discussed and bined with a variety of meandering structure,a small broadband antenna across the middle and low frequency with the band of3.55-6.75GHz and a small broadband antenna across the middle and high frequencywith the band of8.6-12.1GHz were designed.The simulation results show that the antennas designed have a larger bandwidth,good impedance matching and stable gain characteristics.3.The experimental results verified the methods based on the meandering technologies that can achieve the miniaturization,broadband and notch characteristics of the antenna.The effects of these methods on the surface current distribution,the return loss and the voltage standing wave ratio of the antenna were discussed and analyzed.The double band-notched UWB antenna,triple band-notched UWB antenna and multiple band-notched UWB antennas were simulated and fabricated.With the support of the open laboratory of Rhodes and Schwartz in Beijing,the antennas designed were measured.The measured results were in good agreement with the simulation data,which verified the accuracy of these antennas design.KEY WORDS:Compact broadband antenna,Meandering technology,Slot constructor,Tuning stub,Impedance matching目录摘要 (I)ABSTRACT (III)第1章绪论 (1)1.1研究背景及其意义 (1)1.2宽带贴片天线及其国内外发展动态 (2)1.2.1宽带贴片天线介绍 (2)1.2.2宽带天线的国内外发展动态 (3)1.3宽带天线的应用 (5)1.4天线小型化宽带化关键技术 (8)1.4.1小型化关键技术 (8)1.4.2宽带化关键技术 (9)1.5论文研究内容 (11)第2章宽带天线理论基础 (13)2.1电基本振子及其辐射场 (13)2.2天线的性能指标 (16)2.3宽带天线的分类 (18)2.3.1普通宽带天线 (18)2.3.2超宽带天线 (19)2.3.3具有陷波特性的带陷超宽带天线 (20)2.4宽带天线的曲流技术 (21)2.5本章小结 (22)第3章基于曲流技术的微带线馈电式小型宽带天线研究 (23)3.1具有双陷波特性的超宽带天线设计 (23)3.1.1天线模型设计 (23)3.1.2仿真优化与分析 (26)3.1.3实测结果与讨论 (28)3.2具有三陷波特性的超宽带天线设计 (30)3.2.1天线模型设计 (30)3.2.2仿真优化与分析 (31)3.2.3实测结果与讨论 (35)3.3具有多陷波特性的超宽带天线设计 (36)3.3.1天线模型设计 (36)3.3.2仿真分析与优化 (37)3.3.3实测结果与讨论 (41)3.4本章小结 (42)第4章基于曲流技术的共面波导馈电式小型宽带天线研究 (43)4.1覆盖中低频段的宽带天线设计 (43)4.1.1覆盖中低频段的宽带天线模型设计 (43)4.1.2仿真分析与优化 (46)4.2覆盖中高频段的宽带天线设计 (49)4.2.1覆盖中高频段的宽带天线模型设计 (49)4.2.2仿真分析与优化 (50)4.3本章小结 (53)第5章曲流结构对天线特性影响的研究 (55)5.1开槽结构的影响 (55)5.1.1开槽结构对贴片面电流分布的影响 (55)5.1.2开槽结构对天线VSWR的影响 (57)5.2阶梯结构的影响 (57)5.2.1阶梯结构对贴片面电流分布的影响 (57)5.2.2阶梯结构对天线回波损耗的影响 (59)5.3调谐枝节的影响 (59)5.3.1调谐枝节对贴片面电流分布的影响 (60)5.3.2调谐枝节对天线VSWR的影响 (61)5.4本章小结 (61)第6章总结与展望 (63)6.1总结 (63)6.2展望 (64)参考文献 (65)发表论文和参加科研情况说明 (71)致谢 (73)第1章绪论1.1研究背景及其意义19世纪80年代，随着麦克斯韦关于电磁波存在的理论及预言被证实，开始出现了早期的发射天线，完成了通讯信号的发射。

微带天线的有限元法分析

。
非零元也易于计算
本文对薄矩形贴片天线进行了实际计算为电壁入考虑
四周为阻抗壁的谐振腔
,
。。
分析时把天线贴片和微带馈线一起模拟成上下
舀来表示
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t 介质损耗用损耗角正切 g
导体损耗也可以并经过一段
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腔模理论
。
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包括卫星通信
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环境监测
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生物医学
及直播卫星接收阵等领域在内
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微带天线已大量用于约
到
的宽广频域
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本文采用有限元法对微带馈电微带贴片天线进行分析方法不受贴片形状的限制简单的多
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一种新型微带贴片微波整流天线设计

一种新型微带贴片微波整流天线设计
杨弋斓;刘长军
【期刊名称】《应用科技》
【年(卷),期】2017(044)004
【摘要】在微波无线能量传输系统中,整流天线广泛应用.为了解决整流天线中小型化的问题,对整流天线结构进行研究,提出一种新型整流天线设计.通过将天线和整流二极管阻抗直接共轭匹配进行设计,简化整流天线结构.该新型整流天线设计方法应用于2.45 GHz微带贴片微波整流天线中,用1 mm厚的F4B-2介质板设计和加工,设计出新型微带贴片整流天线,尺寸为70 mm×70 mm.实验结果显示,新型微带贴片整流天线最高整流效率为69.3%.新型整流天线相比传统整流天线具低剖面、轻重量、结构简化、低成本、容易加工和高射频-直流转换效率等优势,证明了该设计的有效性.
【总页数】4页(P60-63)
【作者】杨弋斓;刘长军
【作者单位】四川大学电子信息学院,四川成都 610064;四川大学电子信息学院,四川成都 610064
【正文语种】中文
【中图分类】TN455
【相关文献】
1.一种基于LTE的新型小型化加载开槽微带贴片天线设计 [J], 张梅;刘基姣;冯立波
2.新型无线局域网双频段微带贴片天线设计 [J], 李伟;耿友林
3.一种新型的小型化微带贴片天线设计研究 [J], 陈雪;阎元红;张文梅
4.复合绝缘子微波检测的微带贴片阵列天线设计 [J], 李唐兵;谢超;郑燕;王芬;尹骏刚;姚建刚
5.一种用于微波输能的宽带矩形微带贴片天线设计 [J], 王靖;朱家豪
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微带贴片天线阵列的研究与设计

微带贴片天线阵列的研究与设计随着无线通信技术的快速发展，天线作为无线通信系统的重要组件，其性能和设计受到了广泛。

微带贴片天线作为一种常见的平面天线，具有体积小、重量轻、易于集成等优点，被广泛应用于现代通信系统中。

本文将重点探讨微带贴片天线阵列的研究与设计。

微带贴片天线的基本原理是利用微带线来传输信号，并在贴片表面形成电磁场，从而实现电磁波的辐射和接收。

微带贴片天线的应用范围广泛，如移动通信、卫星通信、雷达等领域。

为了满足现代通信系统的需求，微带贴片天线阵列的研究与设计成为了关键。

微带贴片天线阵列的研究与设计方法包括理论分析、实验测试和数据分析。

理论分析是研究微带贴片天线阵列的基础，通过建立模型来分析天线的辐射特性和性能参数。

常用的分析方法包括电磁场理论和有限元法等。

实验测试是研究微带贴片天线阵列的重要环节，通过测试数据来验证理论分析的正确性。

实验测试包括天线性能参数的测量和辐射特性的测试等。

数据分析是对实验测试结果进行处理和解释的过程，通过对比不同数据来优化天线阵列的设计。

实验结果表明，微带贴片天线阵列具有优良的性能特点和优势。

微带贴片天线阵列的辐射性能较强，能够实现方向性和增益的控制。

微带贴片天线阵列的带宽较宽，有利于实现多频段通信。

微带贴片天线阵列易于集成和制造，具有较低的成本和较高的可靠性。

这些优点使得微带贴片天线阵列在未来通信领域中具有广泛的应用前景。

本文通过对微带贴片天线阵列的研究与设计，总结了其性能特点和优势，并指出了微带贴片天线阵列在技术创新和应用推广方面的意义。

微带贴片天线阵列作为一种重要的平面天线，具有广泛的应用前景。

在未来的研究中，可以进一步探索微带贴片天线阵列的高效设计和优化方法，提高其性能和可靠性，以满足不断发展的无线通信需求。

随着无线通信技术的快速发展，天线作为通信系统中关键的组成部分，其性能和设计受到了广泛。

特别是高性能宽带双极化微带贴片天线，其在无线通信领域具有广泛的应用前景。

微带贴片天线及阵列RCS减缩的研究的开题报告

微带贴片天线及阵列RCS减缩的研究的开题报告一、研究背景及意义随着微波技术的不断发展和应用的广泛推广，微带贴片天线已经成为了现代通信领域中最具有潜力的一种天线。

相比于传统天线，微带贴片天线具有小体积、轻重量、低成本等特点，广泛应用于移动通信、雷达、导航、遥感和卫星通信等领域。

微带贴片天线还面临着一个重要的问题，即天线反射面的散射电磁波，即毫米波雷达散射截面（RCS）。

在雷达目标检测和识别中，RCS是一个非常重要的参数。

因此，研究微带贴片天线及阵列RCS的减缩问题具有重要的现实意义和科学意义。

二、研究内容和方法本文主要研究微带贴片天线及阵列的RCS减缩问题。

研究内容包括以下两个方面：1.微带贴片天线阵列的设计和仿真通过仿真软件进行微带贴片天线阵列的设计和仿真。

具体来说，本文将采用CST 软件进行微带贴片天线阵列的设计，进行仿真分析，包括天线阵列的天线间距、阵列元件数目、阵列方向图等参数进行仿真分析，并对仿真结果进行评估与优化。

2.微带贴片天线阵列的RCS减缩根据仿真结果，本文将提出一种形式优美、有效的微带贴片天线及阵列RCS减缩方法。

具体来说，本文将首先对微带贴片天线及阵列的反射性能进行计算和分析，找出影响反射性能的关键参数；其次，通过优化微带贴片天线及阵列的尺寸和结构参数，来达到减缩天线反射面散射电磁波的效果。

三、预期结果及其意义通过本文研究，预计可以获得以下有效的结果：1. 提出一种简单而有效的微带贴片天线及阵列RCS减缩方法，能够有效地降低天线反射面的散射电磁波，提高雷达探测性能。

2. 验证优化结构参数的微带贴片天线及阵列设计的有效性，有助于提高微带贴片天线及阵列的应用性能，促进微波通信和雷达技术的进一步发展。

因此，本文对完善微带贴片天线及阵列，提高雷达探测性能，具有重要的现实意义和科学意义。

背腔式微带天线电磁散射分析的FEM／PO—PTD方法

少、算时间短等优点。计
关键词电磁散射，微带天线，有限元法，物理光学法，物理绕射理论
中图分类号０４１４．４文献标识码Ａ
ＦＥＭ／Ｏ— ＴｍｅｈｄｆｒｓａｔｒｎｙｍｉｒｓｒｐＰＰＤｔｏｏｃｔｅｉｇｂｃｏｔｉ
等发表了一些相关论文 ’ ，是，们所分析的背但他
腔式微带天线均为放置于无穷大接地导体平面上和无穷长的接地导体圆柱上，用边界积分方程将内、利
外空间场联系起来，实际结构总是有限尺寸的。而本文将一种混合方法－ＦＥＭ／０一Ｔ方法，ＰＰＤ
Ｎａｊｎａｎｕ１０６，Ｃｈｉａ）ｎｉｇＪｉｇｓ２０９ｎ
ＡｂｔａｔＩｈｉｐｐｒｙｒｄｔｃｉｕ — ＥＭ／ｓｒｃｎｔｓａｅ，ａｈｂｉｅｈｎｑｅＦＰＯ— ＰＴＤｔｏｓａｐｉｄｉｏｌｍｅｈｄｉｐｌｎｓ — ｅ
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背腔式微带天线[实用新型专利]

专利名称：背腔式微带天线
专利类型：实用新型专利
发明人：冯祖建
申请号：CN200820034895.0申请日：20080428
公开号：CN201213154Y
公开日：
20090325
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供一种背腔式微带天线，解决了现有多层微带天线加工工艺复杂，天线的散热特性差的问题。

背腔式微带天线包括金属腔体和微带板，微带板背面的覆铜箔上蚀刻有U型槽，微带板的背面焊装有金属探针，金属探针周围包裹有介质套。

微带板嵌装在金属腔体的腔口且经密封处理，金属探针和介质套由金属腔体底部的孔穿出。

和传统的多层微带天线相比，本实用新型结构简单，组装容易，机械强度高，温度稳定性好，无需调试，且能保证足够的带宽和增益。

申请人：中国电子科技集团公司第三十八研究所
地址：230031 安徽省合肥市五里墩淠河路88号
国籍：CN
代理机构：合肥金安专利事务所
代理人：范克明
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