10_FEKO_波导缝隙天线
波导缝隙天线分析与研究
波导缝隙天线分析与研究波导缝隙天线是一种广泛应用于无线通信领域的设备,它的性能优劣直接影响到无线通信系统的性能。
本文将围绕波导缝隙天线展开分析与研究,具体包括其定义、特点、应用场景等方面,并对其优缺点进行深入探讨。
波导缝隙天线定义与特点波导缝隙天线是一种利用波导窄边缝隙作为辐射源的微波天线,它主要由波导和缝隙两个部分构成。
波导通常采用传输线形式,通过在波导窄边开缝产生辐射,实现电磁波的发射和接收。
波导缝隙天线具有结构简单、易于制造、成本低等优点,同时具有高辐射效率、宽频带及良好定向性等优良特性。
波导缝隙天线应用场景波导缝隙天线因其优良的性能而被广泛应用于卫星通信、移动通信和互联网等多个领域。
卫星通信在卫星通信领域,波导缝隙天线被广泛应用于地球站、卫星地面站等场所。
作为一种典型的微波通信方式,卫星通信对天线的性能要求较高,而波导缝隙天线的高辐射效率、宽频带及良好定向性等特点恰好满足其需求。
通过与其他微波器件的配合,波导缝隙天线可用于实现卫星通信链路的发送和接收。
移动通信在移动通信领域,波导缝隙天线同样具有广泛的应用。
例如,在基站建设中使用波导缝隙天线可以增强信号覆盖范围和提高信号质量。
波导缝隙天线还被用于移动终端设备中,以提高设备的通信性能。
互联网在互联网领域,波导缝隙天线主要应用于无线局域网(WLAN)和微波接入互联网(WiMAX)等无线通信系统。
在这些系统中,波导缝隙天线作为发射和接收装置,可以实现高速无线数据传输。
同时,其宽频带及良好定向性的特点有助于提高无线通信系统的容量和稳定性。
波导缝隙天线优缺点波导缝隙天线具有许多优点,如结构简单、易于制造、成本低等。
同时,它还具有高辐射效率、宽频带及良好定向性等优良特性。
然而,波导缝隙天线也存在一些缺点,主要表现在以下几个方面:交叉极化性能较差交叉极化是衡量天线性能的重要指标之一,它表示天线的辐射方向图中主极化分量与交叉极化分量的比值。
在实际应用中,波导缝隙天线的交叉极化性能较差,这可能导致信号质量的下降。
(天线技术)第8章缝隙天线和微带天线
将切割好的导电材料与绝缘材料组装在一起,使用适当的粘合剂 或机械固定方式进行固定。
测试与调整
完成制作后,对缝隙天线进行测试和调整,确保其性能符合设计 要求。
05
微带天线的设计与实现
微带天线的设计方法
确定工作频率
根据应用需求,确定微带天线的工作频率。
设计贴片形状和尺寸
根据理论公式和仿真软件,设计出合适的贴 片形状和尺寸。
性能特点的比较
缝隙天线
结构简单、易于加工、成本低,但带 宽较窄,增益较低。
微带天线
体积小、重量轻、易于集成,具有宽 频带和多频段特性,但效率较低、功 率容量有限。
应用场景的比较
缝隙天线
广泛应用于通信、雷达、导航等领域,尤其适用于低成本、小型化要求较高的 场合。
微带天线
广泛应用于卫星通信、移动通信、电子战等领域,尤其适用于需要集成度高、 体积小的场合。
天线技术的未来展望
多样化应用场景
随着5G/6G通信、物联网、 智能终端等应用的普及, 天线技术的应用场景将更 加多样化。
创新性技术突破
未来天线技术将不断涌现 出新的理论和技术,推动 天线性能的不断提升和应 用领域的拓展。
绿色环保理念
随着社会对环保的重视, 天线技术将更加注重绿色 环保理念,推动可持续发 展。
缝隙天线的历史与发展
缝隙天线最早可以追溯到19世 纪末期,当时主要用于无线电
报通信。
随着技术的发展,缝隙天线 在20世纪得到了广泛的应用, 特别是在雷达、卫星通信无线通信技术的 快速发展,缝隙天线在移动通 信、WiFi通信等领域的应用也
越来越广泛。
02
微带天线概述
微带天线的定义
06
缝隙天线的原理
缝隙天线的原理
缝隙天线是一种常用的微波天线,其工作原理是利用缝隙的电磁辐射效应来实现信号的传输和接收。
缝隙天线由金属片或导体板制成,表面有一条或多条细小的缝隙。
当电磁波通过缝隙时,会在缝隙附近形成电场和磁场的紧密耦合区域,产生辐射。
这种辐射是由缝隙两侧的电场和磁场相互耦合形成的,具有方向性和极化性。
当缝隙天线作为发射天线时,通过在缝隙两侧施加高频电流,产生高频电场和磁场,从而激发辐射。
发射的电磁波会通过缝隙以及附近导体板的反射和折射,最终形成一个指向特定方向的电磁波束。
当缝隙天线作为接收天线时,被接收的电磁波通过缝隙进入天线,电场和磁场会在缝隙附近形成较大的场强,从而感应出微弱的接收信号。
接收到的信号通过缝隙两侧的电流引线传输到外部的接收器中进一步处理。
缝隙天线具有紧凑、方向性高、制作简单等优点,常应用于无线通信、雷达、无线传感器网络等领域。
波导缝隙天线的EBG的应用
波导缝隙天线的EBG 的应用张运启 栗 曦 杨 林(西安电子科技大学天线与电磁散射研究所,西安,710071)摘 要:研究一种新型的EBG 结构在波导缝隙天线中的应用。
这种新型的EBG 具有可以有效抑制表面波的特性,提出了在阵面缝隙单元间加载EBG 周期单元结构的方案,抑制波导缝隙天线之间的互耦。
通过与传统的波导缝隙天线进行比较得出加载新型EBG 结构的波导缝隙天线在互耦上有很大改善。
关键词:波导缝隙阵列天线;Electromagnetic band-gap(EBG);互耦The Waveguide Slot Array Antenna Above EBG StructureZhang Yun-qi , Li Xi ,Yang Lin(National Laboratory of Antenna and Microwave Technology,Xidian university,Xi’an shaanxi,710071 ,China)Abstract :The performance of the waveguide slot array antenna above the electromagnetic band-gap(EBG) structure is investigated.The kind of EBG is able to control the surface wave.The project of control the 21S between the waveguide solt antenna by loading the periodic unit of EBG between the units has been lodged.It is found that the 21S improved in the waveguide slot array antenna through comparison.Key words : waveguide solt array antenna; EBG; couple引 言波导缝隙天线具有口面场分布容易控制,没有能量漏失、天线口径效率高、性能稳定、结构简单紧凑、强度高、安装方便、抗风力强等优点,而且容易实现窄波束、赋形波束、低副瓣乃至超低副瓣,所以波导缝隙天线已经成为新型雷达中天线的优选形式,被广泛应用于雷达和通讯领域。
波导缝隙天线原理与仿真
DCWTechnology Study技术研究0 引言随着电子设备技术的发展,万物互联的概念逐步实现,将所有家用的、工业的、民用的、军用的电子电气设备通过互联网实现统一的控制,而万物互联实现基础是电磁场,电磁场的实现基础是天线。
我们熟知的大哥大使用的是单极天线,现在流行的5G 手机使用的是边框天线,老式电视机上使用的是八木天线等,而缝隙天线多用于雷达、通信、导航、电子对抗等普通人很少接触的设备上,因此我们很少在日常生活中见到缝隙天线。
1 缝隙天线的类型缝隙天线是一种在导体板上开凿特定尺寸的缝隙形成的天线,导体板可以是展开的也可以是闭合的,闭合的方式主要有矩形波导、圆形波导、谐振腔等,对于平面导体板可以采用同轴线的馈电方式,对于闭合的导体板即可以采用同轴线馈电方式,也可以采用波导激励馈电方式,闭合的导体板的开槽方式多种多样,有横向、纵向、斜向等。
缝隙天线如图1所示。
波导缝隙天线作为缝隙天线的一种,具有结构简单耐用、易于安装、馈电方便等特点,其天线参数性能也很出色,能够实现高增益、控制主瓣倾角、超低副瓣,副瓣电平甚至可达到-30 dB 以下。
因此,波导缝隙天线非常适合具有流线型外形的高速飞行器,融合度比较高,如机载雷达、导航设备、通信设备等。
波导缝隙天线原理与仿真刘 建1,原 觉1,刘 巍1,李 强2(1.国家无线电监测中心检测中心,北京 100041;2.工业和信息化部机关服务局,北京 100804)摘要:文章讨论了缝隙天线的特点、结构、激励方式、原理等,通过讨论缝隙周围电场和电流分布,分析缝隙天线的辐射原理。
使用HFSS仿真软件建立缝隙天线的模型,计算电场及电流分布情况,得到缝隙天线的基本参数,验证缝隙天线原理的分析结论。
关键词:缝隙天线;电偶极子;波导管;电磁仿真doi:10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.08.020中图分类号:TN 82,TN 98 文献标志码:A 文章编码:1672-7274(2023)08-0061-04Principle and Simulation of Waveguide Slot AntennaLIU Jian 1, YUAN Jue 1, LIU Wei 1, LI Qiang 2(1.The State Radio_monitoring_center Testing Center, Beijing 100041, China; 2.Department ServiceBureau of the Ministry of Industry and Information Technology, Beijing 100804, China)Abstract: This paper discusses the characteristics, structure, excitation method, principle, etc. of slot antenna, and analyzes the radiation principle of slot antenna by discussing the distribution of electric field and current around the slot. The HFSS simulation software is used to build the slot antenna model, calculate the electric field and current distribution, obtain the basic parameters of the slot antenna, and verify the analysis conclusion of the slot antenna principle.Key words: slot antenna; electric dipole; waveguide; electromagnetic simulation作者简介:刘 建(1985-),男,汉族,山东人,中级工程师,硕士,研究方向为通信与网络。
波导缝隙天线的设计仿真方案详细教程
波导缝隙天线的设计仿真方案详细教程1. 引言波导缝隙阵列天线口径幅度易于控制,具有辐射效率高,方向性强,结构紧凑等特点,而且容易实现低副瓣乃至极低副瓣,因此在雷达和通信领域有着广泛的应用。
高频仿真软件HFSS在电磁仿真领域有着广泛的应用,有着高仿真精度、高稳定性的特点。
使用HFSS 的3D建模功能,可以很容易解决简单的模型创建问题,但是对于复杂天线结构模型的建立,没有特别有效的方法,使得建模过程十分繁琐耗时,而且容易出错。
利用HFSS 提供的VBScript脚本功能,可以对软件进行二次开发,以VBScript作为接口,利用Matlab调用HFSS协同建模仿真,可以简化模型建立的操作,节约设计时间。
本文提出了一套波导缝隙天线的快速建模方法,设计了一个波导宽边裂缝阵列天线。
并以此波导缝隙天线为例,应用Matlab协同HFSS建立模型仿真,对仿真结果进行了分析。
2.基本理论波导缝隙天线是在波导宽壁或窄壁上开缝的天线,波导中传输的电磁波可以通过缝隙向外界进行辐射。
通常有宽边偏置缝、宽边倾斜缝、窄边倾斜缝隙这几种开缝形式。
根据波导终端的形式不同,波导缝隙阵天线可以分为行波阵和驻波阵。
行波阵的波导终端接吸收负载,单元间距稍大或稍小于g /2 ,驻波阵在距离终端g /4 处接短路滑块,单元间距均为g /2 ,本文设计的就是一个波导驻波阵天线。
2.1 波导缝隙天线理论分析波导上的辐射缝隙向外界辐射能量,引起波导负载的变化,应用传输线理论分析波导的工作状态比较方便,将相应的缝隙等效成与传输线串联的阻抗或并联的导纳,再建立对应的等效电路模型,进而可以求出各个缝隙的等效阻抗或导纳。
Stevenson 等效电路法,就是根据传输线理论和波导模的格林函数导出矩形波导缝隙的计算公式。
图1所示为波导宽边纵向偏置缝隙及其等效电路。
归一化等效谐振电导为:。
缝隙天线原理
缝隙天线原理缝隙天线是一种用于无线通信的天线设计,它利用了物体表面的缝隙来传输和接收无线电信号。
它的工作原理是基于电磁波通过缝隙传播的特性。
缝隙天线的设计灵感来自于自然界中的现象。
在大自然中,许多生物都利用缝隙来进行声音或光的传输。
例如,蝙蝠利用缝隙来发射和接收超声波信号,以便定位和捕食猎物。
类似地,光线在两个平行的墙壁之间的缝隙中传播时,也会出现衍射现象,这就是缝隙衍射。
在无线通信中,缝隙天线的工作原理类似于缝隙衍射。
当无线电信号通过缝隙传播时,会出现衍射现象,使得信号能够传播到缝隙的另一侧。
这就相当于在原本无法到达的区域中创建了一个传输通道。
缝隙天线的设计通常采用金属板、金属棒或金属网格等材料制成。
这些材料具有良好的导电性能,可以有效地传输和接收无线电信号。
在天线设计中,缝隙的尺寸和形状对信号的传输和接收起着重要的影响。
一般来说,较小的缝隙会导致信号的频率范围较窄,而较大的缝隙则会导致信号的频率范围较宽。
缝隙天线的优点之一是其紧凑的设计。
由于它利用了物体表面的缝隙来传输和接收信号,因此可以将天线隐藏在物体的表面之中,使其不易被察觉。
这在某些应用场景中非常有用,例如军事侦察和隐蔽通信。
另一个优点是缝隙天线的多频段特性。
由于缝隙的尺寸和形状可以灵活调整,因此可以实现对多个频段的传输和接收。
这使得缝隙天线在多种通信系统中都具有广泛的应用前景。
然而,缝隙天线也存在一些挑战和限制。
首先,由于缝隙的尺寸和形状对信号的传输和接收起着重要的影响,因此天线的设计和调试需要一定的专业知识和技术。
其次,由于缝隙天线通常是嵌入在物体表面中的,因此其性能可能会受到物体表面的影响,如金属表面的反射和散射。
这需要在设计和使用过程中进行充分的考虑和优化。
总的来说,缝隙天线是一种创新的无线通信天线设计。
它利用了物体表面的缝隙来传输和接收无线电信号,具有紧凑的设计和多频段特性。
尽管存在一些挑战和限制,但缝隙天线在军事、隐蔽通信等领域具有广泛的应用前景。
FEKO微带天线计算实例
FEKO微带天线计算实例微带天线是一种在微波频段常用的天线结构,它具有体积小、重量轻、制造工艺简单等优点,在无线通信系统和雷达应用中得到了广泛的应用。
在本文中,我将通过FEKO软件来进行微带天线的计算实例。
首先,我们需要选择一种适合的微带天线结构。
在FEKO中,可以选择多种类型的微带天线,如矩形微带天线、圆形微带天线、直线微带天线等。
在本次实例中,我们选择一个矩形微带天线作为研究对象。
矩形微带天线具有结构简单、频率稳定等优点,适合用于无线通信系统中。
在定义了微带天线的几何形状后,我们需要定义天线的材料属性。
在FEKO中,可以选择多种材料来定义天线的特性。
在本次实例中,我们选择常用的FR-4介质作为天线的材料。
FR-4具有较好的介电性能和机械强度,适合用于微波频段的天线设计。
接下来,我们需要定义微带天线的激励方式。
在FEKO中,可以选择多种激励方式来对天线进行激励,如电压源激励、面源激励等。
在本次实例中,我们选择面源激励。
面源激励可以模拟天线所接收到的电磁波条件,能够更真实地模拟天线的工作环境。
在定义了微带天线的激励方式后,我们可以进行计算和仿真了。
在FEKO中,可以使用多种计算方法来对天线进行计算,如时域方法、频域方法等。
对于微带天线的计算,一般使用频域方法进行计算。
频域方法可以得到天线的频率响应和辐射特性,对于天线设计和优化具有较好的效果。
在进行计算和仿真时,我们可以选择多种参数进行分析,如频率响应、辐射图案、波束宽度等。
这些参数可以帮助我们了解天线的性能,并进行天线的优化设计。
在得到了天线的计算结果后,我们可以对天线进行优化设计。
在FEKO中,可以使用多种优化算法来进行天线的优化设计,如遗传算法、粒子群算法等。
优化设计可以帮助我们对天线进行参数调整,以获得更好的性能。
综上所述,FEKO软件可以帮助我们进行微带天线的计算和优化设计。
通过选择合适的天线结构、定义几何参数和材料属性、设置激励方式、进行计算和仿真,以及进行优化设计,我们可以得到满足需求的微带天线。
天线原理与设计—缝隙天线和波导缝隙天线阵
6.1 缝隙天线
6.1 缝隙天线
Love场等效原理
令等效问题v1中的场为零场,则S面上的等效面流为
♣情况1:设v1中媒质分布与v2中相同,则等效问题 就是自由空间中源辐射问题。 ♣情况2:设v1中填充理想导体。因为理想导体表面 的面电流不产生电磁场,所以 ,这种情况下S面上起 作用的只有面磁流。 ♣情况3:设v1中填充理想磁体。这时面磁流不产生 场,起作用的只有面电流 。
6.1 缝隙天线
缝隙天线是在金属壁上开缝所形成的天线,系统 中的电磁波经缝隙向外空间辐射或外空间的电磁 波经缝隙进入系统。 由于结构的特点,缝隙天线很适合作为共形天线 用于飞行器上。 理想缝隙天线是在无限大的理想导体平面上开的 窄缝,缝的横向尺寸 w<<l,纵向尺寸2l≈λ/2。 为了更好地理解缝隙天线,需要先介绍电磁场的 等效原理。
六、缝隙天线和波导缝隙天线阵
缝隙天线结构
6.1 缝隙天线
缝隙天线是在金属板或壁上开缝所形成的天线,系统中的
电磁波通过缝隙向外空间辐射,或外空间的电磁波经缝隙 进入系统。
缝隙天线结构简单、低轮廓,适合作为共形天线用于飞行
器。
理想的缝隙天线是在无限大理想导体平面上开的窄缝,缝
长远大于缝宽,缝长约为二分之波长。
6.1 波导缝隙天线阵
波导缝隙的辐射导纳 可通过理论计算或实验测量得到
6.1 波导缝隙天线阵
谐振式波导缝隙天线阵 相邻缝隙间距为二分之波导波长,所有缝隙为同相激励,
阵列具有边射辐射特性
相邻宽边纵缝位于波导中线两侧,相邻窄边横缝斜向相
反,从而保证同相激励
工作频率改变时,各缝隙的激励相位不再同相,天线匹
向辐射缝隙天线的两倍,约为1000Ω
052_用Ansys Feko对波导缝隙阵天线的设计与仿真
2006年用户年会论文用Ansys Feko对波导缝隙阵天线的设计与仿真顾俊梁子长目标与环境电磁散射国防科技重点实验室航天科技集团公司八院八0二所上海200438[摘要] 本文叙述了波导缝隙阵天线的主要设计过程。
借助Ansys的高级电磁仿真软件FEKO 对天线进行了设计和仿真计算,并与实测数据进行了比较,仿真结果与实际结果吻合,结果说明了该方法的有效性及FEKO软件的高效、准确性。
[关键词] Ansys、Feko、波导缝隙阵、设计与仿真The Design and Simulation of Slot Array AntennaUsing Ansys FekoGu Jun LIANG Zi-chang(China Astronautics Science And Technology Group,No.802 Research Institute of Shanghai Academy of Spaceflight Technology ,Shanghai200438,China ) [Abstract]This paper introduces the main design procedure of slot array. Antenna are designed and simulated by dint of advance electromagnetic FEKO software of Ansys company, the calculated results are consistent with the result from measured data, which assure validity of the method, high effectivity and accuracy of FEKO.[Keyword] Ansys、Feko、slot array、design and simulation1前言波导馈电的缝隙阵天线自第二次世界大战以后有很大发展。
高增益低副瓣波导缝隙阵列天线研究
硕士学位论文高增益低副瓣波导缝隙阵列天线研究RESEARCH ON HIGH GAIN LOW SIDELOBE WAVEGUIDE SLOT ARRAY ANTENNA王竣哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号:TN828.6 学校代码:10213国际图书分类号:621.38 密级:公开工程硕士学位论文高增益低副瓣波导缝隙阵列天线研究硕士研究生:王竣导师:亚历山大·杰尼索夫教授申请学位:工程硕士学科:电子与通信工程所在单位:电子与信息工程学院答辩日期:2018年6月授予学位单位:哈尔滨工业大学Classified Index: TN828.6U.D.C: 621.38Dissertation for the Master’s Degree in EngineeringRESEARCH ON HIGH GAIN LOW SIDELOBE WAVEGUIDE SLOT ARRAY ANTENNACandidate:Wang JunSupervisor:Prof. Alexander Denisov Academic Degree Applied for:Master of Engineering Speciality:Electronics and CommunicationEngineeringAffiliation:School of Electronics andInformation EngineeringDate of Defence:June, 2018Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology摘要随着无线电技术的发展,雷达系统广泛应用于气象预报、环境监测、天体研究等各个领域,对雷达功能的要求也随之变得更加严苛。
天线作为雷达系统的关键部分之一,其性能需求也随着无线通信技术的发展有所提升。
其中波导缝隙阵列天线口面分布相对于其它天线而言更容易控制,因此易于实现低副瓣性能,这使得它在形形色色的雷达天线中脱颖而出。
波导缝隙天线原理
波导缝隙天线原理
波导缝隙天线是一种利用波导结构中的缝隙来辐射电磁波的天线。
其原理基于波导中的模式耦合和能量辐射。
波导结构可以支持多种传输模式,其中一种模式是电磁波在波导内部以电磁场分布的形式传播。
当波导中存在缝隙时,这些模式可以通过缝隙耦合到外部空间中。
波导缝隙天线的原理可以简单描述为:当电流在波导结构中流动时,电磁场将通过波导缝隙耦合到外部空间,并形成辐射电磁波。
这样,波导缝隙天线就能够将电磁能量从波导中辐射出来。
波导缝隙天线的特点是频率选择性较强,只有在特定频率范围内才能有效辐射电磁波。
这是因为波导缝隙天线的工作原理依赖于波导中特定模式的耦合和辐射。
所以,波导缝隙天线通常需要根据频率进行设计和调整。
波导缝隙天线由于其辐射效率高、频率选择性强和较小的尺寸等特点,常用于无线通信系统、雷达系统、微波设备等领域。
波导缝隙阵列天线与印刷缝隙单元天线研究
波导缝隙阵列天线与印刷缝隙单元天线研究波导缝隙阵列天线与印刷缝隙单元天线研究摘要:随着无线通信技术的迅猛发展,天线作为通信系统中不可或缺的重要组成部分,其设计和性能研究一直受到广泛关注。
在天线研究领域中,波导缝隙阵列天线和印刷缝隙单元天线是两种热门的研究方向。
本文将对这两种天线结构进行比较研究,探讨其特点、优缺点以及适用范围,以期为天线设计和应用提供一定的指导和参考。
关键词:波导缝隙阵列天线,印刷缝隙单元天线,特性比较,优缺点,适用范围1. 引言天线是无线通信系统中的重要组成部分,其设计和性能直接影响着通信系统的传输质量和性能。
波导缝隙阵列天线和印刷缝隙单元天线是当前研究较为广泛的两种天线结构,各自具有特点和优缺点。
本文将对波导缝隙阵列天线和印刷缝隙单元天线的特性进行比较研究,旨在为天线的设计和应用提供一定的参考。
2. 波导缝隙阵列天线2.1 特点波导缝隙阵列天线是一种在导电板上安装缝隙结构的天线。
其主要特点如下:a) 可以实现较高的方向性和较宽的工作频带;b) 抗干扰能力强,适用于高复杂度的通信环境;c) 具有较大的增益和较低的副瓣水平;d) 可以实现相位喷流控制和电子波束扫描。
2.2 优缺点波导缝隙阵列天线具有以下优点:a) 高方向性:可以实现较高的方向性和较宽的工作频带,适用于需要远距离通信的应用场景;b) 抗干扰能力强:其缝隙结构可以提高天线的抗干扰能力,适用于高复杂度的通信环境;c) 较大增益和较低副瓣水平:可以实现较大的增益和较低的副瓣水平,提高通信系统的传输质量。
然而,波导缝隙阵列天线也存在一些缺点:a) 结构复杂:波导缝隙阵列天线的制造和调整过程较为复杂,需要较高的技术要求;b) 尺寸较大:由于其结构特点,波导缝隙阵列天线的尺寸通常较大,不适用于体积较小的设备。
3. 印刷缝隙单元天线3.1 特点印刷缝隙单元天线是通过在平面导体上打开缝隙来实现的微带天线结构。
其主要特点如下:a) 结构简单:与波导缝隙阵列天线相比,印刷缝隙单元天线结构相对简单,制造和调整难度较小;b) 尺寸小巧:由于其基于微带技术,印刷缝隙单元天线通常具有较小的尺寸,适用于体积较小的设备;c) 易于集成:印刷缝隙单元天线可以方便地与其他电路元件进行集成。
一种宽带圆极化数字型缝隙天线的设计
一种宽带圆极化数字型缝隙天线的设计1. 引言随着近年来通信技术的飞速发展,人们对通信设备的需求也越来越大。
而天线作为通信设备中的重要组成部分,其性能直接影响着通信质量和覆盖范围。
如何设计一种高性能的天线成为了研究的焦点之一。
本文针对现有天线的一些缺陷,提出了一种新型的宽带圆极化数字型缝隙天线的设计。
该天线不仅具有宽带特性,还能实现圆极化和数字化,适用于多种通信场景。
本文将对该天线的设计原理、结构和性能进行详细介绍。
2. 设计原理宽带圆极化数字型缝隙天线的设计原理主要基于缝隙天线和数字天线的特点。
缝隙天线是一种基于金属缝隙的辐射元件,具有宽带特性和较高的增益。
而数字天线则是利用数字信号处理的技术实现对信号的调控和优化,可以灵活调节天线的辐射特性。
基于以上原理,我们设计了一种缝隙天线结构,并在其基础上加入了数字控制模块,实现了天线的数字化。
通过精心设计缝隙的结构和布局,使其具有圆极化特性,满足了在不同通信环境下的需求。
3. 结构设计该宽带圆极化数字型缝隙天线的结构主要包括缝隙天线主体、数字控制模块和信号处理单元。
缝隙天线主体由金属基板和缝隙组成,金属基板用于支撑和固定缝隙,缝隙则用于产生电磁波。
数字控制模块主要包括数字信号处理器和控制电路,用于对缝隙天线进行数字调控。
信号处理单元则用于对接收到的信号进行处理和优化。
具体来说,缝隙天线的主体采用了特殊的结构设计,使其在工作频段内具有宽带特性,并且通过合理设计缝隙的形状和布局,实现了圆极化特性。
数字控制模块利用数字信号处理器实现了对天线的数字控制,可以灵活调节天线的辐射特性。
信号处理单元则对接收到的信号进行处理和优化,提高了通信质量。
4. 性能分析该宽带圆极化数字型缝隙天线具有以下几点性能优势:1)宽带特性:由于采用了特殊的结构设计,使得天线在工作频段内具有宽带特性,能够适应各种频段的通信需求。
2)圆极化特性:通过合理设计缝隙的形状和布局,实现了圆极化特性,使得天线在空间中的辐射特性更加均匀和稳定。
10_FEKO_波导缝隙天线
FEKO系列培训教程-10
FEKO培训系列教程
波导裂缝天线
EMSS CHINA
窄边波导缝隙天线
考虑波导壁厚
Coupling example
1/14
EMSS中国
波导裂缝天线
• 波导缝隙天线尺寸描述
– 缝隙尺寸 长度: 1.27+0.5 mm 宽度: 2*10.16 mm
定义电参数:端口,激励,频率,远场计算
• 展开Solution,选择Calculations点击鼠标右键,选择‘Request far fields’:
– 点击‘3D pattern’, Increment: Theta=1, Phi=1; – Label: ff_3d; – Create; – Close
– 勾选Local mesh size: lam/12.5(对激励的波导端口进行网格加密)
– 点击OK
定义电参数:端口,激励,频率,远场计算
• 进入面选模式, 在3D视图中,选择右图所示的黄色小面(这里的编号是 Face2),点击鼠标右键, 选择’Create port->Waveguide port’:
缝隙结构Slot_2平移
Coupling example
4/14
EMSS中国
FEKO系列培训教程-10
创建模型(缝隙部分Slot_3)
– Slot_3 : 复制aa,更名为Slot_3, 在(a/2,0,0)点绕x轴旋转 -alpha_2 度后 再从(0,0,0)平移到(0,0,1.5*d)
– 点击solution -> solution setting – 进入MLFMM/ACA tab – 如图选择采用MLFMM计算 – 保存
一种十字形缝隙耦合的Ku波段宽频带双极化微带天线
一种十字形缝隙耦合的Ku波段宽频带双极化微带天线
林炫龙;姜兴;李思敏
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2007(30)17
【摘要】采用十字缝隙耦合,层叠贴片和微带线馈电的结构形式,设计了一种适用于Ku波段的宽频带双极化微带天线.利用电磁仿真软件CST 5.0微波工作室对天线的电特性进行仿真优化,并制作了实物模型,实测结果和仿真结果吻合良好.两馈电端口回波损耗小于-10 dB的阻抗带宽分别达到34.2%和28.7%,端口隔离度高于21.4 dB.
【总页数】3页(P52-54)
【作者】林炫龙;姜兴;李思敏
【作者单位】桂林电子科技大学,广西,桂林,541004;桂林电子科技大学,广西,桂林,541004;桂林电子科技大学,广西,桂林,541004
【正文语种】中文
【中图分类】TN82
【相关文献】
1.Ku 波段宽频带双极化微带天线阵的设计 [J], 王宇;姜兴;李思敏
2.Ku频段双极化缝隙耦合微带天线设计 [J], 李琳;万继响
3.Ku波段宽频带高隔离双极化微带天线阵的设计 [J], 李书杰;孙从武;鄢泽洪;张小苗
4.一种H形槽耦合的Ku波段宽频带微带天线 [J], 王泽美;潘雪明;鄢泽洪;张小苗
5.Ku波段宽频带双极化微带天线阵的设计 [J], 林炫龙;姜兴
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– 勾选Local mesh size: lam/12.5(对激励的波导端口进行网格加密)
– 点击OK
定义电参数:端口,激励,频率,远场计算
• 进入面选模式, 在3D视图中,选择右图所示的黄色小面(这里的编号是 Face2),点击鼠标右键, 选择’Create port->Waveguide port’:
Coupling example
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PostFeko结果显示
• 2D远场特性:
– 点击 Home-> Polar 添加 极坐标图
– 选择Far field -> ff3d 添 加曲线
– 修改显示值为dB
– 曲线1的设置: • 1.选择Independent axis Theta wrapped • 2.选择:Phi 0 deg (wrapped)
– 采用默认设置 – 点击Create – 点击Close
**注意箭头要朝向波导内部
Coupling example
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定义电参数:端口,激励,频率,远场计算
• 展开Solution,选择Excitations点击鼠标右键, 选择’waveguide excitation’
MLFMM EFIE 191
274.16
MLFMM CFIE 161 298
Coupling example
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项目文件 • 点击菜单’Run->FEKO’提交计算
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PostFeko 结果分析
• 运行完成后,按住Alt+3或Run->PostFEKO, 运行PostFeko查看结果 • 选择home->Far filed ff_3d • 选择 dB 显示 • 在Display -> 选择Top left legend (显示增益的值标记)
缝隙结构Slot_5旋转
缝隙结构Slot_5平移
创建模型(缝隙部分Slot_6)
– Slot_6 : 复制aa,更名为Slot_6, 在(a/2,0,0)点绕x轴旋转 -alpha_3 度后 再从(0,0,0)平移到(0,0,-2.5*d)
缝隙结构Slot_6旋转
缝隙结构Slot_6平移
定义电参数:端口,激励,频率,远场计算
• 展开Solution,选择Calculations点击鼠标右键,选择‘Request far fields’:
– 点击‘3D pattern’, Increment: Theta=1, Phi=1; – Label: ff_3d; – Create; – Close
Coupling example
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网格剖分
• 点击菜单Mesh \ create Mesh进行网 格剖分定义:
Edge length: tL0 Create Close
• 点击按钮create进行网格剖分 • 按住Alt + 2 进行prefeko预运算保存
– 点击solution -> solution setting – 进入MLFMM/ACA tab – 如图选择采用MLFMM计算 – 保存
• 运行runfeko
矩量法与MLFMM 计算结果对比
• 在矩量法计算工程的postfeko中点击Add model 添加mlfmm工程 • 在Polar graph1 中复制trace • 将新trace的source修改成 mlfmm计算的工程
Coupling example
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从波导体中删除缝隙矩阵,修改面参数
• 选择所有槽模型后点击图标 然后点击waveguide生成新模型体 Slotted_Waveguide.删除缝隙原型aa.
• 修改模型Slotted_waveguide的Region属性为free space • 修改参数(按住Ctrl键,用鼠标左键去选取多个面)
– 选择所有缝隙小边缘小面点击鼠标右键选中properties弹出face properties 窗体,选中Local Mesh Size并定义Mesh Size为tL1
定义电参数:端口,激励,频率,远场计算
• 建立切面视图:
– 点击Specify cutplanes; – 3D View1-cutplanes中:
注:为了使波导内的能量 不从缝隙外泄,馈源到第 一个缝隙的距离,以及缝 隙间隔需要通过计算得出, 本例的目的在于说明模型 建立的方法,具体波导设 计的参数,参看相关书籍。
建立模型(矩形波导)
• 点击图标 创建矩形波导
– waveguide_i – Waveguide_o
• 掏空内腔体: 选中waveguide_i 点击图标 ,再点击 waveguide_o进 行布尔减运算命名 为:waveguide
位为Millimetres,点击ok确认;
• 点击Geometry \ Add Variable定义以下变量 – a =22.86 mm, b=10.16 mm – alpha_1=20, alpha_2=15 – alpha_3=12, – freq=10e+09, sc=1e-03 – lam=c0/freq/sc,lam_c=2*a – lam_g=lam/sqrt(1-(lam/lam_c)^2) – d=lam_g/2,lb=2.5*d+lam_g – lt=3*d, sn=2.5,t=1.27, su=t+0.5 – tL0=min(lam/8,3*t) – tL1=min(tL0,1.5*t)
• Global XY • Flip • OK
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激励端口面剖分标准设定
• 进入面选模式,
在3D视图中,选择右图所示的黄色小面
(这里的编号是Face2),点击鼠标右键选择Properties:
• 定义Named Points – P11 (-a/2,-b/2,-lb),P12=(a/2,-b/2,-lb) – P13=(-a/2,b/2,-lb),P21=(-a/2,b/2,lt) – P22=(a/2,b/2,lt), P23=(-a/2,-b/2,lt)
Coupling example
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变量注释
• 参数说明 – a 波导内壁长 – b 波导内壁宽 – t 波导壁厚 – su 缝长(U方向) – sn 缝高(N方向) – sc 单位缩放参数 – d 缝隙间距 – lam_g 波导波长 – lb 波导内下底面到原点的距离 – lt 波导内上地面到原点的距离 – alpha_1,alpha_2,alpha_3 缝与水平 面夹角 – tL0 整体面剖分尺寸 – tL1 缝隙形成的小面剖分尺寸 – freq 工作频率 – lam 工作波长
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FEKO培训系列教程
波导裂缝天线
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窄边波导缝隙天线
考虑波导壁厚
Coupling example
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波导裂缝天线
• 波导缝隙天线尺寸描述
– 缝隙尺寸 长度: 1.27+0.5 mm 宽度: 2*10.16 mm
Coupling example
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采用MLFMM计算
• CADFEKO打开工程slotted_waveguide_ant 点击File->save as • 另存工程为 slotted_waveguide_mlfmm • 设置采用MLFMM计算
Coupling example
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创建模型(缝隙部分(aa Slot_1))
• 点击图标 创建波导缝隙 – 基本缝隙模型 aa – Slot_1 : 复制aa,更名为Slot_1,在(a/2,0,0)点绕x轴旋转 – alpha_1度后再从(0,0,0)平移到(0,0,d/2)
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PostFeko结果显示
• 双击Traces 里面的曲线ff3d,进入Trace
• 点击Trace ->Duplicate • 选中复制的trace ff_3d_1进行下面设置:
– 选择Independent axis 为 phi
– 选择Fixed -> Theta :90 deg
缝隙结构Slot_2平移
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创建模型(缝隙部分Slot_3)
– Slot_3 : 复制aa,更名为Slot_3, 在(a/2,0,0)点绕x轴旋转 -alpha_2 度后 再从(0,0,0)平移到(0,0,1.5*d)
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创建基本槽模型aa
缝隙结构Slot_1平移
缝隙结构Slot_1旋转
创建模型(缝隙部分Slot_2)
– Slot_2 : 复制aa,更名Slot_2, 在(a/2,0,0)点绕x轴旋转 -alpha_1 度后再从 (0,0,0)平移到(0,0,-d/2)
缝隙结构Slot_2旋转
– 矩形波导尺寸 长度: a= 22.86 mm 宽度: b= 10.16 mm 厚度: t= 1.27 mm 高度: lb+lt
• 工作频率