亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        折疊小型化超寬帶單錐天線設計

        2023-05-15 07:37何昱燃
        現(xiàn)代電子技術 2023年9期
        關鍵詞:輸入阻抗阻抗匹配圓柱形

        何昱燃,陳 星

        (四川大學 電子信息學院,四川 成都 610065)

        0 引 言

        隨著現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展,要求通信設備具有更寬的帶寬、更小的尺寸以及全向輻射特性[1-3]。雙錐天線是一款具有較寬帶寬、良好的全向輻射特性的天線[4]。但是雙錐天線因為其尺寸較大,在很多實際工程應用中受限,所以通過鏡像法演化而來的單錐天線可以在滿足雙錐天線輻射特性的同時,具有較小的尺寸[5]。

        為了實現(xiàn)單錐天線的超寬帶和小型化,文獻[6]通過末端加載以及在單錐天線周圍加載環(huán)形金屬套筒,天線的 整 體 尺 寸 為0.33λmin×0.33λmin×0.072 5λmin,實 現(xiàn) 了114%的阻抗帶寬,但是金屬地的尺寸達到了0.75λmin。文獻[7]通過加載金屬圓盤以及增加正交臂和環(huán)形槽,將天線的高度由100 mm 降低到30 mm,天線實現(xiàn)了148%的阻抗帶寬,但是金屬地的大小仍有300 mm。文獻[8]通過折疊技術改變了地板的尺寸,地板尺寸為0.51λmin,實現(xiàn)了62.8%帶寬,天線的整體尺寸達到了37.8 mm×50 mm×60 mm。除此之外,介質加載是一種常見的實現(xiàn)小型化的方式,也是一種容性加載,因為這種方式增加了天線的輻射主體和底面金屬地之間的容值。文獻[9]中提出了一種用介電常數(shù)9.0的介質加載的單錐天線,天線地縮減了55.2%,實現(xiàn)了106.3%的阻抗帶寬。文獻[10]提出了一種加載短路金屬柱的方式,這是一種感性加載,由傳輸線的等效模型可知,短路金屬柱可以看作是一個電感元件,通過在單錐天線周圍加載短路金屬柱,以0.068λmin的剖面實現(xiàn)了100%的帶寬。因此對于單錐天線設計,一般都是頂部加載和短路加載混合使用[11-15]。

        本文提出了一種新的單錐天線結構,通過陣子折疊實現(xiàn)天線的小型化,同時在天線頂部進行加載,選取表面電流較強的邊緣加載十字型的金屬面,增加了電流的流動路徑,在保持天線原本特性的同時,具有更低的剖面。然后在天線周圍加載圓柱形的金屬套筒,有效地改善了在高頻時的阻抗匹配,進一步拓展了天線的帶寬,而且天線的金屬地大小僅為0.236λmin,在室內基站、無人機機載通信上有較為廣泛的應用。

        1 設計原理

        調節(jié)單錐天線的輸入阻抗,是設計單錐天線的關鍵所在。對于單錐天線的輸入阻抗可以用以下的解析式計算得到:

        式中:

        其中:β/α的物理意義是天線反射的電磁波振幅和向外傳播的電磁波振幅之比;pn是n階勒讓德多項式;bn是第二類球漢克爾函數(shù)。

        由上述公式可知,通過錐角θ0以及母線長度l可以計算出天線的輸入阻抗,同時給定工作頻率的天線尺寸也可以通過上述公式計算出來。

        2 設計思路

        本文提出的天線是由交叉雙錐天線變形而來,通過折疊陣子實現(xiàn)天線的小型化,進一步通過鏡像法使得天線由雙錐天線變成單錐天線實現(xiàn)天線的低剖面,通過頂端容性加載和短路金屬柱的感性加載,調節(jié)天線的輸入阻抗,實現(xiàn)天線的小型化,在天線周圍加載圓柱形的金屬套筒,進一步拓展天線的帶寬,實現(xiàn)了小型化超寬帶單錐天線的設計。天線結構的演化過程如圖1所示。

        圖1 天線結構的演化過程

        3 天線結構設計與分析

        天線結構如圖2 所示,具體的參數(shù)如表1 所示。天線主要由金屬地板、輻射主體、圓柱形套筒、頂部的十字型加載以及4 根金屬柱組成。金屬地板的大小僅為0.236λmin,輻射主體是由2 個四棱體正交組成,通過調整四棱體斜邊的夾角a,調節(jié)天線的阻抗匹配。天線的輻射主體的厚度為1 mm,十字形加載的金屬板、圓柱形套筒及金屬地的厚度均為0.5 mm。

        圖2 天線結構和尺寸

        表1 天線的主要結構參數(shù) mm

        末端加載主要是通過調節(jié)天線在低頻處的輸入阻抗。如圖3 所示,在低頻處,未進行末端加載的天線輸入阻抗變化較為劇烈,在末端加載后,頂部加載結構和底面金屬面之間形成了分布電容,有效改善了天線在低頻處的輸入阻抗,變化較為平緩。因此,在低頻處產(chǎn)生了新的諧振點,降低了低頻的截止頻率,改善了天線在低頻段的阻抗匹配。

        圖3 是否有頂部加載的輸入阻抗對比

        加載圓柱形套筒,可以有效改善天線高頻處的阻抗匹配。這種技術本質上是電抗加載,因為這種方式增加了天線輻射主體和底面金屬地之間的電容,是一種容性加載。通過這種容性加載,可以有效改善天線高頻處的阻抗匹配,可以進一步地拓展帶寬。如圖4 所示,天線在沒有進行任何加載時,在2.41~6.04 GHz 的頻率范圍內,VSWR<2;天線只進行了末端加載時,在1~4.94 GHz的頻率范圍內,VSWR<2;天線在既有末端加載也有圓柱形套筒加載時,在1~7.65 GHz 的頻率范圍內,VSWR<2。因此通過在末端加載十字型的金屬面和加載圓柱形的金屬套筒,既改善了低頻處的阻抗匹配,又改善了高頻處的阻抗匹配,實現(xiàn)了天線的小型化和超寬帶。

        圖4 不同加載結構的VSWR 曲線圖

        仿真結果表明,套筒的高度明顯影響天線的性能,套筒的高度越大,在高頻處天線阻抗變差,但是對低頻沒有任何影響,經(jīng)過仿真分析最后確定了套筒高度為6 mm。圓柱形套筒高度對VSWR 的影響如圖5 所示。

        圖5 圓柱形套筒高度對VSWR 的影響

        4 天線仿真及實測結果

        天線的實物圖如圖6 所示,在天線頂部十字型金屬面和底面金屬面之間用尼龍螺釘固定,用SMA 接頭饋電。利用矢量網(wǎng)絡分析儀N5230A 測試了天線的VSWR曲線,如圖7 所示??梢钥吹綄嶋H測試的VSWR 曲線和仿真曲線基本吻合,實現(xiàn)了在1~7.65 GHz 的頻帶范圍內,VSWR<2,具有良好的超寬帶性能。

        圖6 天線實物圖

        圖7 VSWR 曲線圖仿真與實測對比

        除此之外,還測量了天線的遠場方向圖,測試場景如圖8、圖9 所示。分別取1 GHz、3 GHz、5 GHz、7 GHz等幾個典型頻點測量了其水平面和俯仰面方向圖,測試結果和仿真結果較為一致,但是由于在測試過程中天線擺放位置的原因,導致了實際測試過程中產(chǎn)生了一定的誤差。

        圖8 不同頻率下天線俯仰面方向圖仿真與實測對比

        圖9 不同頻率下天線水平面方向圖仿真與實測對比

        5 結 語

        本文提出了一種新型的單錐低剖面全向天線,天線主體是由交叉偶極子構成,通過末端加載十字型金屬板和在四周加載短路金屬柱,實現(xiàn)了天線的小型化,通過添加圓柱形的金屬套筒,進一步拓展了天線的帶寬。天線的尺寸為0.1λmin×0.1λmin×0.1λmin,金屬地的大小僅為0.236λmin。在天線的設計過程中,通過調節(jié)四棱體斜邊的角度調節(jié)天線的輸入阻抗,驗證了加載套筒拓展天線帶寬的可行性。最后加工制作測試了天線的實物,實測結果與仿真結果吻合較好,天線在1~7.65 GHz 的頻率范圍內,VSWR<2。同時取典型頻點測試其遠場方向圖,表明天線具有較好的全向輻射特性。這種天線在無人機機載以及移動通信基站中有廣泛的應用。

        猜你喜歡
        輸入阻抗阻抗匹配圓柱形
        基于LCC-S補償拓樸MCR-WPT系統(tǒng)的寬范圍阻抗匹配研究
        樹干為什么要長成圓柱形
        多階阻抗匹配與寬頻帶天線的設計分析
        樹干為什么是圓柱形的
        一種阻抗匹配層的截斷邊界
        優(yōu)化負載變換器輸入阻抗的輸入電流內環(huán)控制方法
        復雜大地甚低頻十三塔傘形天線陣的互耦效應
        重載鐵路圓柱形橋墩橫向振動試驗研究
        含圓柱形夾雜金屬構件脈沖放電溫度場研究
        電磁超聲檢測系統(tǒng)阻抗匹配電路優(yōu)化設計
        色噜噜狠狠色综合成人网| 少妇下面好紧好多水真爽| 久久777国产线看观看精品| 九色九九九老阿姨| 国产综合激情在线亚洲第一页| 久久99久久99精品观看| 综合激情五月三开心五月| 少妇被爽到高潮喷水久久欧美精品 | 乱老年女人伦免费视频| 18禁超污无遮挡无码免费游戏| 色欲AV成人无码精品无码| 国产91在线精品观看| 少妇性l交大片7724com| 在线观看午夜亚洲一区| 人妻少妇一区二区三区| 日本黄色一区二区三区| 亚洲色欲久久久综合网东京热| 亚洲av久久无码精品九九| 亚洲色婷婷综合开心网| 粉嫩的极品女神尤物在线| 午夜理论片yy6080私人影院| 日韩精品大片在线观看| 日韩人妻中文字幕一区二区| 人妻免费一区二区三区免费| 西西大胆午夜人体视频| 精品久久久久久无码不卡 | 在线免费欧美| 中文字幕精品乱码一二三区| 国产中文制服丝袜另类| 亚洲伊人成综合人影院| 一本色道久久88—综合亚洲精品| 国产av一区二区三区传媒| 日韩乱码视频| 中文字幕日韩一区二区不卡 | 亚洲第一页综合av免费在线观看| av在线观看免费天堂| 性生交大全免费看| 白色橄榄树在线免费观看| 日本午夜艺术一区二区| 成人午夜视频精品一区| 国产成人无码A区在线观|