电小天线宽带匹配网络的优化设计

电小天线宽带匹配网络的优化设计
电小天线宽带匹配网络的优化设计

2009年11月第35卷第11期

北京航空航天大学学报

J o u r n a l o fB e i j i n g U n i v e r s i t y o

fA e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s N o v e m b e r 2009

V o l .35 N o .11

收稿日期:2008-10-27

基金项目:国家自然科学基金资助项目(60831001,F 010610

) 作者简介:陈爱新(1970-),男,河北安国人,副教授,a x c h e n @b u a a .e d u .c n .

电小天线宽带匹配网络的优化设计

陈爱新 张艳君 姜铁华 苏东林

(北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100191

) 摘 要:提出了一种新型的适合于电小天线匹配的网络拓扑结构并成功地进行了验

证.采用了实频数据法和直接优化法相结合的优化方法来设计电小天线的宽带匹配网络.从电小天线的特性出发,分别采用全段匹配和分段匹配的方法设计其网络拓扑结构,利用算法的寻优特性针对电小天线进行宽带匹配设计,显著提高了电小天线的使用效率和性能,并且利用仿真软件进行了计算和验证,最后对这两种方法进行了比对.设计结果表明:经过优化设计后,该电小天线的电压驻波比在100~180MH z 内小于2.5且其效率基本上大于30%.所提出的网络拓扑结构非常适用于电小天线的宽带匹配,在设计电小天线以及其它天线的宽带匹配网络

上具有很大的应用前景.

关 键 词:宽带网络;加载;效率中图分类号:T N820

文献标识码:A 文章编号:1001-5965(2009)11-1311-04

O p t i m a l d e s i g no f b r o a d b a n dm a t c h i n g n

e t w o r k

f o r e l e c t r i c a l l y s

m a l l a n t e n n a s C h e nA i x i n Z h a n g Y a n j u n J i a n g T i e h u a S uD o n g

l i n (S c h o o l o fE l e c t r o n i c s a n d I n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g ,B e i j i n g U n i v e r s i t y o fA e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s ,B e i j i n g 1

00191,C h i n a )A b s t r a c t :A n o v e ln e t w o r kt o p o l o g y f o re l e c t r i c a l l y s

m a l la n t e n n a sw a s p r e s e n t e da n dv e r i f i e d s u c c e s s f u l l y .A no p t i m a l d e s i g na p p r o a c h w h i c hc o m b i n e s t h er e a l f r e q u e n c y m

e t h o da n dt h ed i r e c t n u m e r i c a l o p t i m i z a t i o nw a s u s e d t o d e s i g n t h e b r o a d b a n dm a t c h i n g n e t w o r k .A c c o r d i n g t o t h e c h a r a c -t e r i s t i c o

f a n e l e c t r i c a l l y s m a l l a n t e n n a ,a n e t w o r k t o p o l o

g y w

h

i c h c a n i m p r o v e t h e e f f i c i e n c y o f t h e e -

l e c t r i c a l l y s m a l l a n t e n n ao b s e r v a b l y w a sd e s i g n e dw i t ht w o m e t h o d so f f u l l -b a n da n d p i e c e w i s e -b a n d f r e q u e n c y m a t c h i n g ,a n d t h e d e s i g n r e s u l tw a s c o m p u t e d a n dv a l i d a t e dw i t hs i m u l a t i o ns o f t w a r e .F i -n a l l y ,t h e t w om e t h o d sw e r e c o m p a r e d .R e s u l t s s h o wt h a t t h e v o l t a g e s t a n d i n g w a v e r a t i oo f t h e a n -

t e n n a i s b e l o w2.5a n d i t s e f f i c i e n c y i s a b o v e 30%i n100~180MH z b y t h e o p t i m a l d e s i g n .T h e p r o -p o s e dn e t w o r k t o p o l o g y i s e s p e c i a l l y u s e f u l i n t h em a t c h i n g o f e l e c t r i c a l l y s m a l l a n t e n n a s a n d a l l o w s a g o o d p r o s p e c t o f a p p l i c a t i o no nt h ed e s i g n i n g o fb r o a d b a n d m a t c h i n g n e t w o r k s f o re l e c t r i c a l l y s

m a l l a n t e n n a s .

K e y w

o r d s :b r o a d b a n dn e t w o r k s ;l o a d i n g ;e f f i c i e n c y 随着移动通信技术二

空间技术和超宽带电子技术的发展,各种电子设备均向小型化与微型化方向发展,因此应用在移动平台(舰载二车载二机载等)的通信天线不断提出小型化的要求.众所周知,电小天线的阻抗特性非常恶劣,与传输线匹配

相当困难,如果是宽带匹配更是难上加难,同时其使用效率非常低,针对电小天线阻抗特性设计合适的匹配网络相当重要.文献[1]对展宽天线频带的方法进行了详细的综述.文献[2-6]分别采用不同的数值方法或优化方法对匹配网络进行设

计.设计天线宽带匹配网络的相关著作很多,但是关于电小天线宽带匹配网络设计方面的工作很少,尤其是阻抗变化剧烈和辐射电阻过低的电小天线.至今,电小天线仍然面临改善匹配带宽和提高效率等方面的困难.

本文提出了一种新型的适合于电小天线匹配的网络拓扑结构,该结构主要针对于电小天线的匹配,并且结合优化算法可以在展宽天线频带的同时大幅度提高该天线的效率.该网络拓扑最大的优点是对天线的阻抗限制比较小,尤其适用于当仅用无耗元件不能对天线进行匹配时的情况.结果表明该网络拓扑结构在设计电小天线以及其它天线的宽带匹配网络上具有很大的应用前景. 1电小天线的网络拓扑结构

电小天线实质上是辐射较弱的电感性或电容性元件,因此可以简单地等效为电抗元件和电阻元件的串联或者并联电路.因此可以采用集总元件来补偿电小天线的输入电抗.本文提出了一种新型的由集总元件组成的网络拓扑结构,该结构尤其适用于电小天线的匹配.该网络拓扑结构如图1所示.

图1网络拓扑结构

图1所示的网络拓扑结构包含一个阻尼网络,并且当在宽频带范围内仅用无耗元件无法对天线进行匹配时,可以采用该网络结构对天线进行匹配.采用R L C阻尼网络可以改善天线的阻抗特性,更利于天线进行匹配,因此可以对天线的阻抗进行一定的补偿.

利用阻尼网络对天线进行加载时,该网络可以与天线串联也可以与天线并联.与天线串联的R L C阻尼网络可以改善天线的阻抗特性,使阻抗曲线变得平坦以利于匹配;然而,与天线并联的可以把天线的阻抗变换成一种新的形式,不仅改善了天线端口的阻抗特性,也明显地降低了电小天线实部和虚部之间的对比.因此,在本文中,采用并联到天线底部的R L C阻尼网络结构形式来设计该电小天线的宽带匹配网络.

附加的L,C阻尼网络的R,L,C元件值需通过优化算法来优化得到.该网络拓扑结构适用于当仅用无耗元件无法对电小天线进行匹配时,尤

其当天线的阻抗实部相对于其虚部很小时的情况.采用该网络拓扑结构来设计电小天线的宽带匹配网络,可以在有效地展宽电小天线带宽的同时,大幅度地改善该天线的效率.

采用实频数据法和直接优化法相结合的方法来优化和综合该网络拓扑结构.优化目标可同时设为最大电压驻波比ρ和转换增益G T.优化函数为

f=m i n{m a x

i=1, ,N

[ρ(ωi)]}(1)

G T=m a x

i=1, ,N

P2(ωi)

P1(ωi

{})=

m a x

i=1, ,N

S21(ωi)S*21(ωi)

1-S11(ωi)S*11(ωi

{})(2)

其中ωi,i=1, ,N为通带内N个频率点; P1(ωi),P2(ωi)分别为馈线端的平均输入功率和负载吸收的平均功率;S11(ωi),S21(ωi)分别表示馈线输入端的反射系数和馈线到负载的传输系数.

1.1直接优化法与实频数据法

直接优化法基本思想为对加在负载和信号源之间的宽带匹配网络进行优化来得到输入端的电压驻波比最小值[7].如图1,可知:

ρ=

1+|Γ(ω)|

1-|Γ(ω)|(3) |Γ(ω)|=|Z11(ω)-50|

Z11(ω)+50|i=1,2, ,M

(4)其中Z11(ω)为从馈线端看进去的输入阻抗.

为了使带内ρ最小,在使用最优化算法时,可选取目标函数f(p1,p2,p3)为

f(p1,p2,p3)=eM i=1W(ω)四|Γ(ω)|2(5)式中,p1,p2,p3分别代表T型或Π型网络支路上的元件值;W(ω)为加权函数,在优化中起辅助作用,通过调整加权函数,可调整带内ρ曲线的起伏情况.通过优化计算,使目标函数最小化.直接优化法原理简单,方法直观,但其对网络拓扑依赖性大,如果网络拓扑选择不当,可能导致最优解被排除在可行域之外.

1.2实频数据法

实频数据法基本思想即利用优化算法,寻找待求R q(ω),使带内G最大最平坦;然后由R q(ω)求解Z q(s),最后由Z q(s)的表达式综合出具体的网络元件值[7-9];如图1,从天线负载向信号源看去的阻抗函数为策动点阻抗函数,记为Z q(s),则

2131北京航空航天大学学报2009年

在复平面内有

Z q (s )|s =j ω=Z q (j ω)=R q (

ω)+j X (ω)(6) 假定Z q (s )为最小电抗函数,则R q (

ω)和X q (ω)

满足希尔伯特变换对,即R q (ω)=R q (

?)-1

π?

?

-?X q (λ)λ-ωd λX q (ω)=1π?

?-?R q

(ω)λ-ωd üt

y??

??

λ(7)利用上式可求解出Z q (

s ),而在输入端口可以将网络转换功率增益G 表示为

G (ω2)=

4R q (ω)R l (ω)[R q (ω)+R l (ω)]2+[X q

(ω)+X l (ω)]2(8) 实频数据法中待设的网络用其策动点阻抗函

数表示,从根本上克服了直接优化法的缺陷,但其计算比较复杂,综合出的网络结构比较单一,尤其在折线逼近和有理函数拟合过程中容易产生较大的误差.因此,本文采用实频数据法和直接优化法相结合的方法,取长补短,来设计该电小天线的匹配网络,具体步骤为:①采用加载和匹配网络相结合的方法,首先根据实际情况,经过理论分析之后,在天线底端插入一个附加的阻尼网络,对天线的阻抗数值进行修正,使其利于匹配;②把天线和阻尼网络看作为一个负载,利用实频数据法设计其无耗匹配网络,该匹配网络包含一个阻抗变换器;③固定该阻抗变换器,

利用直接优化法进行设计其无耗匹配网络,优化出最佳的网络结构形式.

2 设计结果与分析

选用集总元件来设计宽带匹配网络,这种匹配网络主要是无源的,由电抗元件组成L 型二T 型二Π型网络,它的主要优点是体积小二设计灵活二使用方便等.本文选择的负载对象是100~180

MH z 的机载共形电小天线,

其中该天线的最大高度仅为0.1λm a x .需达到的目标是:设计该电小天线的匹配网络,使得加入匹配网络后天线的电压驻波比在通带内低于2.5和最大限度地改善该天线的效率和性能.

2.1 匹配前

图2为匹配前电小天线的电压驻波比曲线图,可知该天线的驻波比变化很大.从图3天线的阻抗曲线可知,阻抗的实部在低频端和高频端都很低,即基本上接近于1Ω,并且在整个频带上变化非常剧烈,而阻抗虚部相对于实部来说比较大,变化也比较剧烈,这是由电小天线的固有特性决定的.

图2 电小天线电压驻波比曲线

图3 电小天线的阻抗曲线

2.2 全段匹配

经理论分析,直接通过无耗元件对该天线进行匹配是无法实现的,所以考虑插入附加的阻尼网络,附加网络中的R ,L ,C 元件值的选取,可通过优化并结合具体的技术要求而定,目的是改善天线端口的阻抗特性,对天线的阻抗值进行一定的修正,使其易于匹配.

R =40Ω,C 1=24.2p F ,L 1=11.6n H ,n =1.1787,C 2=12.7p F ,C 3=28.9p F ,L 2=71.5n H

图4 宽带匹配等效电路形式

针对电小天线特性,综合考虑其带宽和效率等制约因素,设计出了一种最佳的网络拓扑结构,即在该天线的底部并联一个R -C 串联网络,当插入该附加网络后,将天线和附加阻尼网络看作一个负载,然后再根据优化算法对该负载进行无耗匹配.最后再结合仿真软件A n s o f tD e s i g n e r 仿真验证了该匹配网络,达到了预期要求.

图4是该天线的宽带匹配等效电路形式.由

图5可以看出,加入该匹配网络,可以使天线在

100~180MH z 频带范围内驻波比小于2.5.

图6为天线的使用效率计算曲线,可知在通带内天线的使用效率基本上达到了30%以上(其中网络插入损耗小于5.5d B ,馈线的反射损耗小于

3

131 第11期 陈爱新等:电小天线宽带匹配网络的优化设计

0.9d B),说明加入匹配网络显著地提高了该电小天线的使用效率,在设计中充分考虑了带宽和天线效率这两个制约因素.

图5全段匹配后电压驻波比曲线

图6全段匹配后天线使用效率曲线

2.3分段匹配

由于该天线在通带低频端输入电阻太小,而其电抗过大,使得该天线低频端的效率极低.为进一步提高该天线低端的使用效率和增益,可以考虑采用分段匹配的方法,即分两段:在100~ 130MH z和130~180MH z频段上分别对天线进行匹配.在分段匹配中,采用与图4相同的网络拓扑结构,在两段上分别进行优化设计对应的匹配网络元件值,然后利用高频转换开关,即两个继电器对整个工作频段高速切换控制.图7二图8分别表示进行分段匹配后天线在整个通带内的驻波比曲线和天线使用效率曲线.

图7分段匹配后驻波比曲线

由图7二图8可知,天线的使用效率在低频端高于35%并且馈线端的电压驻波比也在2.5以下,得到了非常满意的匹配效果.因此,对电小天线进行分段匹配后可以进一步提高其使用效率,

图8分段匹配后天线使用效率曲线

尤其是其低频端的效率,使得匹配效果更佳.由于分段匹配过程中需针对每一个频段内的天线特性进行匹配设计,每段中设计出的匹配网络拓扑结构也可能不同,具体实现时必须采用一个高频转换开关来实现工作频段的切换,而全段匹配在整个频段内只需设计一个网络拓扑形式,因此,其复杂度也相应的比全段匹配大一些.具体实现时可根据实际需求情况来设计天线宽带匹配网络. 3结论

本文提出了一种新型的适合于电小天线匹配的网络拓扑结构,并采用实频数据法和直接优化法相结合的优化方法设计出了电小天线的宽带匹配网络.当仅用无耗元件无法对电小天线进行匹配时,尤其当天线的阻抗实部相对于其虚部很小时的情况.采用该网络拓扑结构来设计电小天线的宽带匹配网络,可以有效地展宽电小天线带宽的同时,大幅度改善该天线的效率.本文所设计的网络拓扑结构很适合该类电小天线的匹配,计算结果也证明了采用这种拓扑结构来匹配电小天线是可行的,它在设计电小天线以及其它天线的宽带匹配网络上具有很大的应用前景.

参考文献(R e f e r e n c e s)

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学出版社,2006:59-110

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成都:电子科技大学电子工程学院,2005

W e n g W u f e n g.S t u d y o fH F/V H Fb r o a d b a n d a n dm i n i a t u r e

a n t e n n aw i t hm a t c h i n g n e t w o r k[D].C h e n g d u:S c h o o l o f E-l e c t r o n i cE n g i n e e r i n g,U n i v e r s i t y o fE l e c t r o n i cS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y o fC h i n a,2005(i nC h i n e s e)

(下转第1319页)

4131北京航空航天大学学报2009年

超宽带系统中ADC前端匹配网络设计

超宽带系统中ADC 前端匹配网络设计 1、引言 传统的窄带无线接收机,DVGA+抗混叠滤波器+ADC 链路的设计中,我们默认ADC 为高阻态,在仿真抗混叠滤波器的时候忽略ADC 内阻带来的影响。但随着无线技术的日新月异,所需支持的信号带宽越来越宽,相应的信号频率也越来越高,在这样的情况下ADC 随频率变化的内阻将无法被忽视。为了取得较好的信号带内平坦度,引入了ADC 前端匹配电路的设计,特别是对于non-input buffer的ADC在高负载抗混叠滤波器应用场景下,前端匹配电路的设计在超宽带的应用中就更显得尤为重要。本文将以ADS58H40为例介绍ADC前端匹配电路的设计。 2、Non-input buffer ADC 内阻特性及其等效模型 理想ADC 的输入内阻应该是高阻态,即在前端抗混叠滤波器的设计中无需考虑ADC 内阻带来的影响,但是实际ADC内阻并非无穷大并且会随着频率而发生改变。从输入内阻的角度而言,ADC又可以被分为两类,一个是有输入buffer的ADC,输入特性更趋向于理想ADC,内阻往往比较大;另一类就是没有输入buffer的ADC,它们的内阻在高频不可忽略且随频率发生改变,但它们的功耗比前者要小。图1为non-input buffer ADS58H40模拟输入等效内阻模型。ADC模拟输入端采样保持电路本身所等效的阻抗网络随频率的改变而变化;再加上ADC 采样噪声的吸收电路(glitch absorbing circuit)RCR 电路,它的存在改善了ADC 的SNR 和SFDR,但也使得ADC的内阻随着频率而越发变化。两者效应叠加使ADC 的等效负载整体呈现容性。 图1 ADS58H40 模拟输入等效内阻模型 图2以ADS58H40为例给出了内阻随频率变化的曲线图。A串联模型,串联模型中的串联等效电阻值在Ohm量级。B并联模型,并联模型中的并联等效电阻值在低频(< 100MHz)的时候kOhm量级,但随着输入频率不断升高(>200MHz),并联等效电阻值会急剧下降到百

P波段小型化锯齿缝隙超宽带天线设计-易迪拓培训

第15卷第3期 空 军 工 程 大 学 学 报(自然科学版)Vol.15No.3 2014年6月 JOURNAL OF AIR FORCE ENGINEERING UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE EDITION ) Jun.2014 收稿日期:2013-11-22 基金项目:国家自然科学基金资助项目(61271100);陕西省自然科学基金资助项目(2010JZ010;2012JM8003) ;国家重点实验室基金资助项目(20131007) 作者简介:郭 蓉(1990-),女,陕西咸阳人,硕士生,主要从事微带天线研究.E -mail :ber y fl y in g @https://www.360docs.net/doc/6f2235661.html, *通信作者:曹祥玉(1964-),女,教授,博士生导师,主要从事天线与电磁兼容二电磁超材料等研究.E -mail :gjgj 9694@163. com 引用格式:郭蓉,曹祥玉,李思佳,等.P 波段小型化锯齿缝隙超宽带天线设计[J ].空军工程大学学报:自然科学版,2014,15(3):66-70.GUO Ron g ,CAO Xian gy u ,LI Si j ia ,et al.A desi g n of P -band miniaturized saw -tooth -ed g ed ultra -wideband antenna [J ].Journal of air force en g ineerin g universit y :natural science edition ,2014,15(3):66-70. P 波段小型化锯齿缝隙超宽带天线设计 郭 蓉, 曹祥玉, 李思佳, 张 昭, 徐雪飞 (空军工程大学信息与导航学院,陕西西安,710077) 摘要 设计了一种P 波段小型化超宽带天线三该天线采用微带线对五边形辐射单元进行馈电, 接地板上蚀刻了锯齿形边沿的矩形宽缝三通过天线参数的仿真优化,最终实现了相对带宽约95%二尺寸为0.27λ?0.17λ(λ为低频点的自由空间波长)的超宽带P 波段小型化印刷天线三仿真结果表明:天线的工作频带为300.5~848.8MHz ,带内回波损耗均在-10dB 以下,整个频段内天线的增益均在3dBi 以上,天线为全向辐射三该天线具有平面结构,形状简单,易于共形的特征三最后制作了天线样件并进行了测试,测量结果与仿真结果吻合较好三关键词 印刷宽缝天线;小型化;P 波段; 超宽带DOI 10.3969/j .issn .1009-3516.2014.03.016中图分类号 TN82 文献标志码 A 文章编号 1009-3516(2014)03-0066-05 A Desi g n of P -band Miniaturized Saw -tooth -ed g ed Ultra -wideband Antenna GUO Ron g ,CAO Xian g -y u ,LI Si -j ia ,ZHANG Zhao ,XU Xue -fei (Information and Navi g ation Colle g e ,Air Force En g ineerin g Universit y ,Xi ?an 710077,China )Abstract :A miniaturized ultra -wideband antenna is desi g ned in P band.The antenna is fed b y a p enta g on cou p led feedin g structure.An im p roved rectan g ular slot with saw -tooth ed g e is etched on the g round.The results of p arameters show that the bandwidth of the desi g ned antenna is 293.4~830.3MHz with relative bandwidth 95%and the return loss is less than -10dB.The size of the antenna is (is the wavelen g th of the lowest fre q uenc y ).The avera g e g ain is over 3dBi in the o p eratin g ran g e and the antenna is a kind of omni antenna.The antenna is a p lanar construction and is sim p le in sha p e and eas y in conformation.A sam p le antenna is fabricated and tested.The ex p erimental results are in g ood a g reement with the simula -tion results.Ke y words :p rinted wide -slot antenna ;miniaturization ;P band ;ultra -wideband 工作于P 波段的超宽带雷达(UWB SAR )具有很强的叶簇穿透能力,并能够探测地表下的隐蔽物三国际上至今已有多个P 波段的机载SAR 系统,如 FOA 的CARABAS [1],SRI 的FOLPEN [2] 系列等三 国内也进行了P 波段轨道超宽带SAR 和机载超宽 带SAR 的研究和实验[ 3-4] 三目前,工作在P 波段(230~1000MHz ) 的天线主要形式有蝶形天线二印刷偶极子天线二印刷单极子

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小型化超宽带天线地模型仿真毕业(设计)论文设计

本科毕业设计(论文)题目:小型化超宽带天线的模型仿真

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

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学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

一种超宽带天线的设计与研究毕业设计论文

摘要 超宽带天线广泛应用于如电视、调频广播、遥测技术、宇航和卫星通信等领域中。尤其是近年来兴起的超宽带无线通信技术,使此类天线成为当今通信领域的研究焦点。 本文设计并研究了两种类型的超宽带天线,一种是带两个对称臂的矩形平面单极子天线,另一种是弯折结构的平面单极子天线。 所研究的第一种天线实现了在工作频率范围内回波损耗都在-10dB以下,基本满足了超宽带通信的要求,天线的工作频带是 2.7-9GHz。回波损耗与频率的关系曲线产生两个低峰值,特别适合于双频带通信使用。文中研究了通过改变切口尺寸、介质损耗对低峰值频率位置的影响关系,还讨论了端口大小对仿真准确度的影响,得到系列结论。 所研究的第二种天线实现了真正意义上超宽带天线,天线结构简单,易于构建,小尺寸、低剖面,能够在回波损耗小于-10dB条件下有效地工作在2.8~9.5GHz的频率范围。 天线采用热转印法自制了实验模型,并通过矢量网络分析仪测量了回波损耗与频率的关系曲线,测量结果与仿真结构基本吻合。 两种天线的研究还包含了增益和方向图等,从而对天线性能进行了全面分析。 关键词: 超宽带天线;单极子天线;有限元法;电磁仿真;热转印法

Abstract UWB antenna is widely used in television, FM radio, telemetry, aerospace and satellite communications fields. In particular, with the rise of ultra-wideband wireless communications technology in recent years, making such antennas become the focus of communication research field. This paper studies two types of ultra-wideband antenna, one is a symmetric planar monopole antenna with two symmetrical rectangular incision, the other is bent planar monopole antenna structure. The first designed antenna can satisfy the demand of UWB communication that the Return Loss of the antenna in the scope of working frequency, which is between 2.7-9GHz, is below -10dB. Return loss vs. frequency curves generated two low peaks, which is particularly suitable for dual-band communications. A study of the incision by changing the size of the low dielectric loss peak frequency position of the relationship between port size also discussed the impact on simulation accuracy, get series conclusion. The study of the second antenna to achieve a truly ultra-wideband antenna, the antenna structure is simple, easy to build, small size, low profile, can be less than-10dB return loss under the conditions of effective work in the 2.8 ~ 9.5GHz frequency range. Antenna made by heat transfer method of the experimental model, and vector network analyzer by measuring the return loss versus frequency curve, the measurement results and simulation of structure of the basic agreement. thermal transfer printing technology The study also includes two antenna gain and pattern, etc., and thus a comprehensive analysis of antenna performance. Key words: UWB antenna; monopole antenna; finite element method; electromagnetic simulation

小型化超宽带对周天线

小型化宽频带对周天线 周江昇1,周涛2 (1江南电子通信研究所,浙江嘉兴 314033) (2中科院上海微系统所,上海 200050) 摘要:本文设计了一种小型化宽频带的对周天线。采用对数周期天线设计的基本原理和电磁计算方法,结合末端振子加载的方式,达到缩减尺寸的目的。设计工作频段在200MHz~3000MHz的宽带对周天线,并利用Ansys 公司的HFSS电磁仿真软件进行建模、仿真、分析和优化。仿真结果显示,设计的对数周期天线在工作带宽内具有理想的增益和驻波比。 关键词:对数周期天线;小型化;宽频带; A Miniaturization Broadband Log-Periodic Dipole Antenna ZHOU Jiang-sheng1,ZHOU Tao2 (1Jiangnan electronic and communications research institute, Jiaxing Zhejiang, 314033) (2Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Shanghai, 200050) Abstract: A miniaturization broadband log-periodic dipole antenna is presented in this paper. The basic principle and electromagnetic calculation method and the terminal loaded dipole method are used to minimize the dimension of antenna. The operation frequency of the proposed antenna varies from 200MHz to 3000MHz, the full-wave electromagnetic simulation software Ansys HFSS is used to model, simulate, analysis and optimize the antenna. The simulation results show that the proposed antenna presents good characteristics as gain and VSWR. Key words: log-periodic dipole antenna;broadband;miniaturization; 1引言 现代通信系统中跳频、扩频技术的广泛应用,使得通信前端设备—天线,沿着宽带化、共用化的方向发展。同时,通信系统所追求的方便灵活性使得对天线小型化的要求也日益明显。而天线的性能很大程度上取决于天线的结构尺寸与波长的比值。也就是说,天线的尺寸相对于波长保持电小尺寸,才能得到较好的性能指标,一般为波长的四分之一左右,在应用上受到限制[1-2]。本文设计的末端加载对数周期天线要求工作频段在200MHz-3000MHz范围内,驻波比小于2.5,增益大于6dBi,纵向尺寸小于1.2m。 2 基本原理 对数周期偶极子天线和偶极子天线的基本参数及工作原理是相同的。对数周期天线(Log-Periodic dipole antenna,LP-DA)是基于缩比原理设计的天线,其特性是随频率的对数做周期性变化。所有振子尺寸以及振子之间的距离都有确定的比例关系,r为比例因子,表示各振子之间的比例关系;σ为间隔因子,表示相邻振子间的距离;另外天线的顶角为2α。3个参数是相互独立的,任意2参数即可决定天线的结构[3-4],如图1所示。

宽带通信网络先行解读

宽带通信网络先行 作者:佚名https://www.360docs.net/doc/6f2235661.html, 2011-12-26 22:02:08 来源:毕业论文网 伴随着全球互联网的飞速发展,电信技术开始了向宽带数据通信领域迅速拓展的竞争。在巨大的市场需求面前,技术与服务日益成为衡量厂商系统集成能力的尺度。对于民族电信产业来说,巨大的商机带来的既是机遇,也是挑战。 目前在中国国内能提供商用ATM交换机国产化产品的厂家只有两家——北邮和高鸿。其中北京高鸿公司是目前国内唯一一家能提供ATM多业务数据网完整设备(包括从ATM骨干交换机、ATM接入交换机到ATM多业务接入环)的宽带通信设备制造商。 1998年,北京高鸿公司以其ATM设备与系统集成的优势一举中标昆明市社区信息网的网络与应用总集成,显示了其强大的技术实力。该网是99昆明世界园艺博览会开展信息服务的配套工程,于1998年11月开始建网,1999年1月成功开通,在世博会中发挥了重要作用,成为行业的样板工程,受到了业界的广泛好评。 交钥匙的系统集成商 北京高鸿通信技术有限公司是一家从事宽带通信设备制造、提供多媒体网络解决方案及系统集成业务的通信公司,是电信科学技术研究院与美国三信技术公司合资组建的高新技术企业,主要从事宽带通信设备和IP网络设备的研发和生产,同时也是国内主要从事ATM交换机和IP相关产品开发生产的中外合资企业。 该公司为满足用户所提出的系统要求的能力,组建了宽带网络设计、系统集成和系统安装、调试、技术培训和技术支援的专业技术队伍,并在中美建有研究开发基地,具有自行开发的IP、ATM设备,构成了他们跟踪国际最新IP与ATM 标准的优势。 高鸿公司以ATM起家,既是数据通信设备制造商,又是一个交钥匙的系统集成商。在产品开发上,他们一方面坚持开发和完善ATM多业务网的各种设备(包括ATM骨干和接入交换机、ATM、ADM构成的多业务接入环AP900、接入复用器等产品),以支持中国电信的基于电路交换技术的传统电信网向下一代分组(包)交换网演变,支持传统数据网(FR,DDN)的扩容和作为电话网/移动通信网的中继。另一方面加强ATM支持IP的功能(如增加MPLS功能、OSPF和BGP-4的路由协议)开发MPLS路由交换机和其它相关的IP网设备,如MPLS边缘路由器、为数据用户提供远程接入(通过PSTN/ISDN拨号或FR/DDN专线)的IP接入服务器等,以支持IP网的持续发展,为中国电信的Chinanet(163)、中国公众多媒体

宽带通信英文缩写和名词解释

宽带通信英文缩写和名词解释

名词解释: 1.传输时延:是指一个站点从开始发送数据帧到数据帧发送完毕 所需要的全部时间,也可是接收站点接收一个数据帧的全部时间。 2.时延抖动:是指数据包第一个比特率进入路由器到最后一比特从 路由器输出的时间间隔。 3.拥塞控制:通过限制拥塞扩散和持续时间来减轻拥塞的一组操作。 4.ATM信元:在异步传输模式中,信元就是一种短而订场的数据分组。 5.虚信道与虚通道:单向传送ATM信元的逻辑信道;单向传送ATM 信元,可同时支持多个虚信道的逻辑通道。 6.多址接入:处于不同地点的多个用户接入一个公共传输媒介,以 实现各用户间通信的模式。 7.IP组播:是对硬件组播的抽象,是对标准IP网络层协议的扩 展。它通过使用特定的IP组播地址,按照最大投递的原则,将IP数据包传输到一个组播群组(multicast group)的主机集合。 8.自由空间传输损耗:自由空间损失又叫扩散损失。在自由空间有 一发射天线发射功率为PT,经自由空间传播到接收端时,由于能

量分布空间加大,因而通过单位面积上的能量要减少,所以接收点接收到的功率将减少为Pc’,发射功率和接收功率之比就是自由空间传输损失。 9.静止卫星:轨道面倾角为零,运行周期等于地球自转周期的人造 地球卫星。 10.隧道:是指在公众数据网络上建立属于自己的私有数据网络通 道。 11.电路交换:在发端和收端之间建立电路连接,并保持到通信结 束的一种交换方式。 12.分组交换:是以分组为单位进行传输和交换的,它是一种存储 -转发交换方式,即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储和处理,等到相应的输出电路有空闲时再送出。 13.报文交换:是以报文为数据交换的单位,报文携带有目标 地址、源地址等信息,在交换结点采用存储转发的传输方式 14.服务质量:表示电信服务性能之属性的任何组合。 15.统计复用:略. 16.网络带宽:是指在一个固定的时间内(1秒),能通过的最大 位数据。 17.虚电路:在两个终端设备的逻辑或物理端口之间,通过分组交 换网建立的双向、透明传输信道。 18.ATM交换机:是以电路交换和分组交换以处理数据业务为基础 的设备。

超宽带天线设计与研究详解

超宽带天线的研究与设计 中文摘要 近几年来,超宽带天线的研究已经成为热潮。本文的思想也是研究小型化超宽带平板天线,让其在生活中的硬件设计产品中满足超宽带天线的技术需要。因为超宽带天线在WiMAX和WLAN的窄带系统和装载切口天线设计结构上产生的影响。实现WiMAX和WLAN频带的双凹槽在超宽带天线结构设计。在设计过程中主要是使用HFSS软件进行天线结构的仿真优化。主要利用了HFSS软件仿真和天线结构的优化设计过程。我们针对其超宽带天线的性能参数,相应的提升平面单极子天线的基础研究。传统平面单极子天线与狭槽,狭槽装载方法的横截面,提出了几种平面单极子天线从频域和时域研究,从而从单极子天线的相关性能参数出发,研究平面单极子天线在频率范围为3.1GHZ-11GHZ,使超宽带天线能够达到市场对硬件方面的应用需求。 关键词:平面单极子天线;超宽带;HFSS仿真 I

Research and design of ultra-wideband antenna Abstract In recent years, the research of ultra-wideband antenna has become a boom. Thought of this paper is to study ultra-wideband planar antenna miniaturization, let the life in the hardware design of the product satisfy the need of ultra-wideband antenna. Because of ultra-wideband antenna in WLAN and WiMAX narrowband systems and the impact loading of incision on the antenna design. Both WiMAX and WLAN band grooves in the ultra-wideband antenna structure design. In the design process is mainly using HFSS software for simulation of antenna structure optimization. Mainly using HFSS software simulation and optimization of the antenna structure design process. We according to the performance of ultra-wideband antenna parameters, the corresponding increase of planar monopole antenna of basic research. Traditional planar monopole antenna and the slot, slot loading method of cross section, and puts forward several planar monopole antenna from frequency domain and time domain research, thus starting from the related performance parameters of monopole antenna, the planar monopole antenna in the frequency range of 3.1 GHZ - 11 GHZ, the ultra-wideband antenna can meet the market demand for hardware applications. Key words: Planar monopole antenna; Ultra-Wideband; HFSS simulation 目录 I

手把手教你移动宽带路由器设置移动宽带路由器

移动宽带路由器设置移动宽带路由器如何设置,我们下面来看一个移动宽带路由器设置案例: 移动宽带(铁通宽带),路由器应是:255.255.0.0(如图) 图1移动宽带路由器设置 【请保留版权,谢谢!】文章出自我爱方案网。 顺便告知:福建铁通宽带DNS 光纤:首先DNS服务器218.207.130.118备选DNS服务器211.138.151.161 ADSL:首选DNS服务器222.47.62.142备用DNS服务器222.47.29.93 DNS设置的好处,TCP/IP连接速度更快些。 铁通宽带路由器TCP/IP设置如图: 图2铁通宽带路由器设置 在SOHO和中小型企业用户中,移动宽带路由器应用非常普遍。对于一些网络新手来说,出现一些说明手册未涉及的故障,有时难以应付。下面,笔者就一些常见的故障和问题进行分析移动宽带路由器设置,并提供解决方法。 一、移动宽带路由器线路不通,无法建立连接 1.用网线将路由器的WAN口与ADSL Modem相连,电话线连ADSL Modem的“Line”口。ADSL Modem与宽带路由器之间的连接应当使用直通线。 2.检查路由器LAN中的Link灯信号是否显示,路由器至局域网是否正常联机。路由器的LAN端口既可以直接连接至计算机,也可以连接至交换机。 二、移动宽带路由器设置设置不正确

查看手册找到路由器默认管理地址,例如,路由器默认IP地址是192.168.1.1,掩码是255.255.255.0,请将您的计算机接到路由器的局域网端口,可以使用两种方法为计算机设置IP地址。 1.手动设置IP地址。 设置您计算机的IP地址为192.168.1.xxx(xxx范围是2至254),子网掩码为255.255.255.0,默认网关为192.168.1.1。采用小区宽带接入方式时,应当确保DHCP分配的内部IP地址与小区采用的IP地址在不同的网段。 2.利用路由器内置DHCP服务器自动设置IP地址。 1)将您计算机的TCP/IP协议设置为“自动获得IP地址”、“自动获得DNS服务器地址”。 2)关闭路由器和您的计算机电源。首先打开路由器电源,然后再启动您的计算机。 三、移动宽带路由器无法进行ADSL拨号 打开Web浏览器,在地址栏中输入路由器的管理地址,例如192.168.1.1,此时系统会要求输入登录密码。该密码可以在产品的说明书上查询到。进入管理界面,选择菜单“网络参数”下的“WAN口设置”,在右边主窗口中,“WAN口连接类型”选择“PPPoE”,输入“上网账号”及“上网口令”,点击连接按钮即可。 四、移动宽带路由器ISP绑定MAC地址造成无法连接 有些宽带提供商为了限制接入用户的数量,在认证服务器上对MAC地址进行了绑定。此时,可先将被绑定MAC地址的计算机连接至路由器LAN端口(但路由器不要连接Modem或ISP 提供的接线),然后,采用路由器的MAC地址克隆功能,将该网卡的MAC地址复制到宽带路由器的WAN端口。在Windows2000/XP下按“开始→运行”,输入“cmd/k ipconfig/all”,其中“Physical Address”就是本机MAC地址。 五、上网一段时间后就掉线,关闭移动宽带路由器后再开启又可以连通 1)网络中过多DHCP服务器引起IP地址混乱。您需要将网络中的所有DHCP服务器关闭,使用手动指定IP地址方式或仅保留一个DHCP服务器。这些DHCP服务器可能存在于Windows2000/NT服务器、ADSL路由器和ADSL Modem当中。 2)该型号路由器与ISP的局端设备不兼容。这类问题只有换用其他型号的路由器或者ADSL Modem,再观察问题是否解决。 3)路由器和ADSL设备散热不良。如刚上网时正常,过一会网速下降,这时如果用手摸设备很烫,换一个设备速度就正常,说明散热环境不好。 4)查看所有连接的计算机是否有蠕虫病毒或者木马,请先使用杀毒工具和木马专杀工具扫描清除掉计算机内的病毒或者木马然后再接在网络上。 六、为何网费远远超出预计费用 如果是非包月用户,可以选择“按需连接”或者“手动连接”,并且输入自动断线等待时间,防止忘记断线一直连接而浪费上网时间。如果采用计时收费的资费标准,应当将路由器设置为“按需连接”,同时还应当设置自动断线的等待时间,即当在指定的时间内没有Internet 访问请求时,路由器能够自动切断ADSL连接。 七、为什么会出现能用QQ和玩游戏、但是不能打开网页的现象 这种情况是DNS解析的问题,建议在路由器和计算机网卡上手动设置DNS服务器地址(ISP 局端提供的地址)。另外,在“DHCP服务”设置项,也手动设置DNS服务器地址,该地址需要从ISP供应商那里获取。 八、忘记了登录移动宽带路由器管理页面的密码 某些路由器设备后面有一个Reset按钮,根据说明按住这个按钮数秒会恢复缺省配置,登录Web的用户名和密码分别恢复成初始值

射频功率放大器宽带匹配如何解决

射频功率放大器宽带匹配如何解决 在很多远程通信、雷达或测试系统中,要求发射机功放工作在非常宽的频率范围。例如,工作于多个倍频程甚至于几十个倍频程。这就需要对射频功放进行宽带匹配设计,宽带功放具有一些显著的优点,它不需要调谐谐振电路,可实现快速频率捷变或发射宽的多模信号频谱。宽带匹配是宽带阻抗匹配的简称,是宽带射频功放以及最大功率传输系统的主要电路,宽带匹配的作用是,使射频功率放大管的输入、输出达到最佳的阻抗匹配,实现宽带内的最大功率放大传输。因此,宽带阻抗匹配网络的设计是宽带射频功放设计的主要任务。同轴电缆阻抗变换器简称同轴变换器,能实现有效的宽带匹配,可以为射频功率放大管提供宽频带工作的条件。同轴变换器具有功率容量大、频带宽和屏蔽性能好的特性,可广泛应用于HF/VHF/UHF波段。 1方案设计 同轴变换器及其组合是一种具有高阻抗变换比的宽带阻抗匹配网络,它能将射频功率放大管的较低的输入阻抗或输出阻抗有效匹配到系统的标准阻抗50 Ω。同轴变换器设计方案多选用1:1变比形式、1:4变比形式及其组合形式。 1.1 同轴变换器原理 同轴变换器是由套上铁氧体磁芯的一段同轴电缆或同轴电缆绕在铁氧体磁芯上构成,一般称为“巴伦”。“巴伦”的结构如图1(a)所示,其等效电路如图1(b)所示。

同轴变换器处于集中参数与分布参数之问。因此,在低频端,它的等效电路可用传统的低频变压器特性描述,而在较高频率时,它是特性阻抗为Zo的传输线。同轴变换器的优点在于寄生的匝间电容决定了它的特性阻抗,而在传统的离散的绕匝变压器中,寄生电容对频率性能的贡献是负面作用。 当Rs=RL= Zo时,“巴伦”可以认为是1:1的阻抗变换器。同轴变换器在设计使用上有两点必须注意:源阻抗、负载阻抗和传输线阻抗的匹配关系;输入端和输出端应在规定的连接及接地方式下应用。在大多数情况下,电缆长度不能超过最小波长的八分之一。为了保证低频响应良好,还必须有一定绕组长度,可以依据下列经验公式来估算在频率高端和频率低端时所需绕组的长度。 在高频端: lmax≤ 18 O00n/fh(cm) (1) (1)式中,fh为最高工作频率(MHz);n为常数,一般取为0.08左右。 在低频端: lmin≥ 50Rl / [ (1 u/uo ) × fl ] (2) (2)式中,fl为最低工作频率(MHz);u/uo为磁芯在时的相对磁导率。 磁芯的影响可以用等效电感来反应,等效电感决定了频段低段反射量的大小,计算为: L=uo ur n2 (S/J) (3)

宽带通信技术(DOC)

宽带通信技术

目录 一、宽带的定义 (1) 二、传输技术 (1) 1.PDH、SDH (1) 2.WDM (2) 3.MSTP (3) 4.ASON (4) 三、交换技术 (4) 1.电路交换 (5) 2.报文交换 (5) 3.分组交换 (5) 4.异步传输模式(ATM) (6) 5.软交换 (6) 6.IMS (7) 四、接入技术 (8)

一、宽带的定义 宽带并没有很严格的定义。从一般的角度理解,它是能够满足人们感观所能感受到的各种媒体在网络上传输所需要的带宽,因此它也是一个动态的、发展的概念。FCC(Federal Communications Commission美国联邦通讯委员会)2010年07月24日为“宽带”这个词语下了一个定义,FCC认为宽带意味着下载速率为4Mbps,上行为1Mbps,可以实现视频等多媒体应用,并同时保持基础的Web浏览和E-Mail特性。目前的宽带对家庭用户而言是指传输速率超过1M,可以满足语音、图像等大量信息传递的需求。 宽带网络由传输网、交换网和接入网三大部分组成。因此,宽带网络的相关技术也分为:传输技术、交换技术、接入技术。 二、传输技术 传输网的发展大概经历了数字传输代替模拟传输、SDH在光传输中的出现、全光网络等几个阶段。目前,传输网发展很快,联合国“1999世界电信论坛会议”副主席约翰?罗斯(John Roth)在论坛开幕演说时提出“新摩尔定律”——光纤定律,互联网带宽每9个月会增加一倍的容量,但成本降低一半;乔治?吉尔德曾预测,在未来25年,主干网的带宽将每6个月增加一倍。传输网的一些主要技术有: 1.PDH、SDH 在数字传输系统中,有两种数字传输系列,一种叫“准同步数字系列”(Plesiochronous Digital Hierarchy),简称PDH;另一种叫“同步数字系列”(Synchronous Digital Hierarchy),简称SDH。

学习超宽带天线

超宽带天线的特点:[超宽带微带天线研究_贾登权] 超宽带无线通信系统由于自身的特点,表现出了很多有发展前景的优势" 超宽带无线通信系统主要有以下五个方面的优势 ①极高的通信数据率”UWB”信号的脉冲宽度通常在亚纳秒量级别,由此可实现高达 100MbPs一I Gbps的通信速率,远远高于常见的无线通信系统的通信速率" ②低复杂度!低成本"UWB不需要传统通信所需要的变频器、本地振荡器、混频器等,因此体积小,系统的结构比较简单"UWB信号的处理也比较简单,只需使用很少的射频或微波器件,射频设计简单,可以将脉冲发射机和接收机前端集成到一个芯片上" ③信号具有类噪声性,具有较好的抗多径衰落和阻塞特性"UWB信号具有极低的功率谱密度和伪随机特性,这使其具有类似于噪声的特点,使得其负载的信息难以被截获"此外,UWB信号所具有的极大带宽带来频率多样性,结合间断性的信号传输方式,能够在恶劣的多径、拥塞和干扰环境下保持较好的通信质量" ④具有较高的时域分辨率"由于系统的输入信号是时域脉冲,时域窄脉冲信号具备良好的材料穿透能力,在探测领域具有广阔的应用前景;极窄的时域脉冲意味着超宽带通信系统具有比传统的GPS或其它窄带通信系统更高的时域分辨率,使得其定位精度可达厘米量级" ⑤输入信号的能量密度很低"如表l一1所示,在FCC建议的3.1一10.6GHz的频段内,其对辐射的限制室内外均为一41.3dBm" 扩展带宽是微带天线设计中热门的研究领域,一般采用寄生祸合贴片、多层结构!阻抗匹配网络、对数周期结构、分形等来实现扩展带宽 1 寄生藕合贴片的宽带微带天线 图给出了典型的寄生祸合宽带微带天线"虽然多谐振寄生结构扩展了带宽,但由于它们的大尺寸一,使得它们不适合用做阵列单元;由于感生电流不对称,在阻抗带宽内方向性不稳定 2 多层结构的宽带微带天线 在多层结构中,两个或者多个贴片在不同层的介质中,可分为电磁耦合和孔径耦合 图a中,贴片制作于不同的介质中,通过优化贴片的大小使得贴片的谐振频率彼此接近,进而实现宽带天线设计,这种结构的天线设计带宽可以达到15一30%;图b中,在接地面的另一面的馈线和辐射贴片之间通过一个电小口径产生耦合场。两种不同的介质被采用,一种对应着

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