矿用UHFRFID阅读器分形天线的设计
天线发展简史
天线发展简史 天线是无线电通信、无线电广播、无线电导航、雷达、遥测遥控等各种无线电系统中不可缺少的设备。从天线发明至今经历了100多年的时间。纵观天线的发展，其大致可分为三个历史阶段。 第一阶段：线天线时期（19世纪末至20世纪30年代初） 第一个天线是德国物理学家在1887年为验证英国数学家及物理学家麦克斯韦预言的电磁波而设计的。其发射天线是两根30cm 长的金属杆，杆的终端连接两块40cm见方的金属板，采用火花放电激励电磁波，接收天线是环天线。此外，1888年赫兹还用锌片制作了一个抛物柱面反射器天线，它由沿着焦线放置的振子馈电，工作在455MHz。 1901年，意大利发明家马可尼（1874-1937）采用一种大型天线实现了远洋通信，其发射天线为50根下垂铜线组成的扇形结构，顶部用水平横线连在一起，横线挂在两个高150英尺，相距200英尺的塔上，电火花放电式发射机接在天线和地之间。这可认为是付诸实用的第一副单极天线。 早期无线电的主要应用是长波远洋通信，因此天线的发展也主要集中在长波波段上。自1925年以后，中、短波无线电广播和通信开始实际应用，各种中、短波天线得到迅速发展。 第二阶段：面天线时期（20世纪30年代初至50年代末） 二战前夕，微波速调管和磁控管的发明，导致了微波雷达的出现，厘米波得以普及，无线电频谱才得到更为充分的利用。这一时期广泛采用了抛物面天线或其他形式的反射面天线，这些天线都是面天线或称口径天线。此外，还出现了波导缝隙天线、介质棒天线、螺旋天线等。1940年后有关长、中、短波线状天线的理论基本成熟，主要的天线形式沿用至今。第二次世界大战中，雷达的应用促进了微波天线特别是反射面天线的发展，微波中继通信、散射通信、电视广播的迅速发展，使面天线和线天线技术进一步得到发展、提高。这时期建立了口径天线和基本理论，如几何光学、口径场法等，发明了天线测试技术，开发了天线阵的综合技术。
2.4G 天线设计完整指南(原理、设计、布局、性能、调试)
本文章使用简单的术语介绍了天线的设计情况，并推荐了两款经过测试的低成本PCB天线。这些PCB天线能够与PRoC?和PSoC?系列中的低功耗蓝牙(BLE)解决方案配合使用。为了使性能最佳，PRoC BLE和PSoC4 BLE2.4GHz射频必须与其天线正确匹配。本应用笔记中最后部分介绍了如何在最终产品中调试天线。 1、简介 天线是无线系统中的关键组件，它负责发送和接收来自空中的电磁辐射。为低成本、消费广的应用设计天线，并将其集成到手提产品中是大多数原装设备制造商(OEM)正在面对的挑战。终端客户从某个RF产品(如电量有限的硬币型电池)获得的无线射程主要取决于天线的设计、塑料外壳以及良好的PCB布局。 对于芯片和电源相同但布局和天线设计实践不同的系统，它们的RF(射频)范围变化超过50%也是正常的。本应用笔记介绍了最佳实践、布局指南以及天线调试程序，并给出了使用给定电量所获取的最宽波段。
图1.典型的近距离无线系统 设计优良的天线可以扩大无线产品的工作范围。从无线模块发送的能量越大，在已给的数据包错误率(PER)以及接收器灵敏度固定的条件下，传输的距离也越大。另外，天线还有其他不太明显的优点，例如：在某个给定的范围内，设计优良的天线能够发射更多的能量，从而可以提高错误容限化(由干扰或噪声引起的)。同样，接收端良好的调试天线和Balun(平衡器)可以在极小的辐射条件下工作。 最佳天线可以降低PER，并提高通信质量。PER越低，发生重新传输的次数也越少，从而可以节省电池电量。 2、天线原理 天线一般指的是裸露在空间内的导体。该导体的长度与信号波长成特定比例或整数倍时，它可作为天线使用。因为提供给天线的电能被发射到空间内，所以该条件被称为“谐振”。 图2. 偶极天线基础 如图2所示，导体的波长为λ/2，其中λ为电信号的波长。信号发生器通过一根传输线(也称为天线馈电)在天线的中心点为其供电。按照这个长度，将在整个导线上形成电压和电流驻波，如图2所示。 输入到天线的电能被转换为电磁辐射，并以相应的频率辐射到空中。该天线由天线馈电供电，馈电的特性阻抗为50Ω，并且辐射到特性阻抗为377Ω的空间中。
天线设计毕业汇报总结
第一章绪论 一、绪论 1.1课题的研究背景及意义 自古至今，通信无时无刻不在影响着人们的生活，小到一次社会交际中的简单对话；大到进行太空探索时，人造探测器与地球间的信息交换。可以毫不保留地说，离开了通信技术，我们的生活将会黯然失色。近年来，随着光纤技术越来越成熟，应用范围越来越广。在广播电视领域，光纤作为广播电视信号传输的媒体，以光纤网络为基础的网络建设的格局已经形成。光纤传输系统具有的传输频带宽，容量大，损耗低，串扰小，抗干扰能力强等特点，已成为城市最可靠的数字电视和数据传输的链路，也是实现直播或两地传送最经常使用的电视传送方式。随着全球通信业务的迅速发展，作为未来个人通信主要手段的现代通信技术引起了人们的极大关注，我国在移动通信技术方面投入了巨大的人力物力，我国很多地区的电力通信专用网也基本完成了从主干线向光纤过度的过程。目前，电力系统光纤通信网已成为我国规模较大，发展较为完善的专用通信网，其数据、语音，宽带等业务及电力生产专业业务都是由光纤通信承载，电力系统的生产生活，显然，已离不开光纤通信网。 无线通信现状另一非常活跃的通信技术当属，无线通信技术了。无线通信技术包括了移动通信技术和无线局域网（WLAN）技术等两大主要方面。移动通信就目前来讲是3G 时代，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段。无线局域网可以弥补以光纤通信为主的有线网络的不足，适用于无固定场所，或有线局域网架设受限制的场合，当然，同样也可以作为有线局域网的备用网络系统。WLAN，目前广泛应用IEEE802.11 系列标准。其中，工作于2.4GHZ 频段的820.11 可支持11Mbps 的共享接入速率；而802.11a 采用5GHZ频段，速率高达54Mbps，它比802.11b 快上五倍，并和820.11b兼容。给人们的生活工作带来了很大的方便与快捷。 在整个无线通信系统中，用来辐射或接收无线电波的装置成为天线，而通信、雷达、导航、广播、电视等无线电技术设备都是通过无线电波来传递信息的，均需要有无线电波的辐射和接收，因此，同发射机和接收机一样，天线也是无线电技术设备的一个重要组成部分，其性能的优良对无线通信工程的成败起到重要作用。天线的作用首先在于辐射和接收无线电波，但是能辐射或接收电磁波的东西不一定都能作为天线。任何高频电路，只要不被完全屏蔽，都可以向周围空间或
天线设计毕业论文
第一章绪论 一、绪论 1.1 课题的研究背景及意义 自古至今，通信无时无刻不在影响着人们的生活，小到一次社会交际中的简单对话；大到进行太空探索时，人造探测器与地球间的信息交换。可以毫不保留地说，离开了通信技术，我们的 生活将会黯然失色。近年来，随着光纤技术越来越成熟，应用范围越来越广。在广播电视领域， 光纤作为广播电视信号传输的媒体，以光纤网络为基础的网络建设的格局已经形成。光纤传输系统 具有的传输频带宽，容量大，损耗低，串扰小，抗干扰能力强等特点，已成为 城市最可靠的数字电视和数据传输的链路，也是实现直播或两地传送最经常使用的电视传送 方式。随着全球通信业务的迅速发展，作为未来个人通信主要手段的现代通信技 术引起了人们的极大关注，我国在移动通信技术方面投入了巨大的人力物力，我国很多地区的电力通信专用网也基本完成了从主干线向光纤过度的过程。目前，电力系统光纤通信网已成为我国规模较大，发展较为完善的专用通信网，其数据、语音，宽带等业务及电力生产专业业务都是由光纤通信承载，电力系统的生产生活，显然，已离不开光纤通信网。 无线通信现状另一非常活跃的通信技术当属，无线通信技术了。无线通信技术包括了移动通信技术和无线局域网（ WLAN ）技术等两大主要方面。移动通信就目前来讲是 3G时代，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通 信阶段。无线局域网可以弥补以光纤通信为主的有线网络的不足，适用于无固定场所，或有线局域网架设受限制的场合，当然，同样也可以作为有线局域网的备用网络系统。WLAN ，目前广泛应用 IEEE802.11 系列标准。其中，工作于 2.4GHZ频段的 820.11可支持 11Mbps 的共享接入速率；而802.11a 采用 5GHZ 频段，速率高达 54Mbps ，它比802.11b 快上五倍，并和 820.11b兼容。给人们的生活工作带来了很大的方便与快捷。 在整个无线通信系统中，用来辐射或接收无线电波的装置成为天线，而通信、雷达、导航、广播、电视等无线电技术设备都是通过无线电波来传递信息的，均 需要有无线电波的辐射和接收，因此，同发射机和接收机一样，天线也是无线电技术设备的一个重要组成部分，其性能的优良对无线通信工程的成败起到重要作用。天线的作用首先在于辐射和接收无线电波，但是能辐射或接收电磁波的东西不一定都能作为天线。任何高频电路，只要不被完全屏蔽，都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波，或从周围空间或多或少地接收电磁波，但是任意一个高频电路并不一定能用作天线，因为它的辐射或接收效率可能很低，要能够有效地辐射或接收电磁波，天线在结构和形式上必须满足一定的要求。快速发展的移动通信系统需要的是小型化、宽频带、多功能 (多频段、多极化 )、高性能的天线。微带天线作为天线 家祖的重要一员，经过近几十年的发展，已经取得了可喜的进步，在移动终端中采用内置微带天线，不但可以减小天线对于人体的辐射，还可使手机的外形设计多样化，因此内置微带天线将是未来天线技术的发展方向之一，设计出具有小型化的微带天线不但具有一定的理论价值而且具有重要的应用价值，这也成为当前国际天线界研究的热点之一。
《高频电子线路》课程设计指导书.doc
《高频电子线路》课程设计指导书 一、课程设计基本信息 核心课程名称（中文）高频电子线路核心课程名称（英文）High-frequency Electronic Circuits 课程设计名称高频电子线路课程设计 课程设计编号课程设计类型实物制作 相关辅助课程电路分析、电子线路（线性部分） 教材及实验指导书教材《电子线路（非线性部分）》,谢嘉奎，高等教育出版 课程设计时间：第五学期18 周 面向专业电子信息科学与技术 二、课程设计的目的 《高频电子线路》课程是电子信息专业继《电路理论》、《电子线路（线性部分）》之后必修的主要技术基础课，同时也是一门工程性和实践性都很强的课程。课程设计是在课程内容学习结束，学生基本掌握了该课程的基本理论和方法后，通过完成特定电子电路的设计、安装和调试，培养学生灵活运用所学理论知识分析、解决实际问题的能力，具有一定的独立进行资料查阅、电路方案设计及组织实验的能力。通过设计，加深对调幅的理解，学会电路的调整；进一步培养学生的动手能力 三、主要仪器设备 序号实验项目名称仪器设备名称仪器设备编号 1调幅收音机设计高频信号发生器、数字示波器、稳压电源 四、课程设计的内容与要求 1、内容：根据所学知识，设计一超外差调幅收音机电路，选择合适的元器件，进行安装和调试电路；应能接收正常广播，且接收的广播节目不少于3套° 序 号 名称目的方式场所要求
1调幅收音机设计加深对调幅的理解，学会 电路的调整；进一步培养 学生的动手能力 实物制作 通信学 院 2、要求 1设计电路图； 2供电电压：直流3V 3 接收频段：535kHz ~ 1605kHz; 4输出功率：P o> 1W。 5为满足偷出功率要求，采用两级放大电路； 6采用互补推挽功率放大器作为输出级。 五、考核与报告 考核内容：1实际操作：包括电路设计、安装、焊接及调试 2设计报告：包括原理、电路图、元器件的选择 成绩评定：实际操作和设计报告各占50%o 六、主要参考文献 1、《电子线路（非线性部分）》，谢嘉奎，高等教育出版社 2、《实用电子电路手册》，孙肖子，高等教育出版社 3、《电子技术技能训练》，张大彪，电子工业出版社七、课程设计报告 1、报告内容 目的、原理、电路图、安装注意事项、调试过程及结果。 2、版面格式 （1）A4纸打印，上、下、左、右边距为2. 5cm,段落间距0,行间距1. 5倍; （2）标题使用四号黑体、居中，正文使用小四号宋体; 一级标题：小四号黑体（如：1、2、3……）；
精细结构对分形天线小型化的影响
精细结构对分形天线小型化的影响 刘成1，雷虹2，何慧芬1 （1.沈阳航空航天大学辽宁沈阳110136；2.沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035） 摘要：为了了解分形技术中的精细结构在分形天线的小型化设计中，对分形天线小型化的影响状况，本文采用对比的方法，通过改变Koch 分形单极子天线和普通单极子天线的结构参数，对比分析了不同的结构参数下天线上电流分布的仿真结果，得出的结论是精细结构的精细程度越精细，分形结构就能够进行越多次数的分形，分形天线小型化的程度也就越好。 关键词：分形技术；精细结构；分形天线；小型化中图分类号：TN82 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2013）03-0130-03 Impact of the fine structure in the fractal antenna miniaturization LIU Cheng 1，LEI Hong 2，HE Hui -fen 1 （1.Shenyang Aeronautics and Astronautics University ，Shengyang 110136，China ； 2.Shenyang Aircraft Design and Research Institute ，Shenyang 110035，China ） Abstract:In order to understand the impact condition of fine structure in fractal technology on fractal antenna miniaturization in miniaturized fractal antenna design ，this paper uses the method of comparison ，by changing the structure parameters of the Koch fractal monopole antenna and the ordinary monopole antenna ，and by comparing and analyzing the simulation results of current distribution of different structural parameters on the antenna ，summarizes a conclusion that the finer of the fine degree in fine structure ，the more number of the fractal structure can be carry out ，the better of the degree in fractal antenna miniaturization. Key words:fractal technology ；fine structure ；fractal antenna ；miniaturization 收稿日期：2012-10-18稿件编号：201210119 作者简介：刘成（1989—），男，河南南阳人，硕士研究生。研究方向：航空电子系统。 无线通讯技术的飞速发展，通讯设备的小型化设计有了更高的要求，天线作为辐射和接收电磁波的重要媒介，也作为系统的最不可或缺的部分，则随着电子设备的发展趋势，也有着小型化的要求。 小型化天线是指天线在保证带宽不变的前提下，与具有相同带宽的天线的尺寸相比较小的天线。天线的小型化中，天线的尺寸指的是天线的三维尺寸，无论是在哪个维度缩减了天线的尺寸，都可认为天线实现了小型化的目的[1]。而通常所使用的普通天线，由于天线的性能与其波长尺寸有着紧密的联系，天线尺寸的改变，总会使天线的带宽、增益等技术指标发生改变，因此，天线要实现其小型化设计总体上是很困难的[2]。 分形技术是近些年出现的一种新型的天线小型化技术，由于分形技术所使用的分形结构具有自相似特性和空间填充性，使得在将其应用到天线的设计中后，所设计的天线不仅具有很好的小型化效果，而且，天线的各种指标也有可能变得更好[3]。 1分形技术和分形天线 1975年，美籍法国数学家B.Mandelbrot 首次提出了分形 （Fractal ）的概念，其拉丁文原意为“破碎”，用来研究自然界中非线性科学里的不光滑、不规则的物体对象[4]。分形几何学是分形理论的最初始的形式，也是专门研究无限复杂但具有特定意义的自相似图形或结构的几何学。 20世纪80年代以来，电磁理论与分形结构之间相互作 用的研究变得越来越多，可是直到1990年，D.L.Jaggard 提出了分形电动力学，才正式确定了分形结构和电磁理论结合的新方向[5]。 分形天线，就是天线的几何结构是分形结构的天线，而分形结构，大都是通过迭代产生的具有较强的空间填充型和自相似性的几何结构。分形结构由于其整体与局部以及局部与局部之间具有较强的自相似性，是一种与标度无关的几何结构，在用于天线的设计后可以使天线具有多频和宽频特性；而其还具有的较强的空间填充性，可以在较小的空间内具有较长的几何长度，在用于天线设计后，可以相应的增加天线的电长度，从而降低天线的谐振频率，因此可以用作小型化天线的设计[6]。 目前，在天线的小型化设计中常用的分形结构有：树形分形曲线、Koch 曲线、Hilbert 曲线，Peano 曲线、Minkowski 曲线、3/2维曲线等。 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第21卷 Vol.21 第3期No.32013年2月Feb.2013 －130－
(整理)天线原理与设计习题集解答_第8_11章.
第八章 口径天线的理论基础(8-1) 简述分析口径天线辐射场的基本方 法。 答：把求解口径天线在远区的电场问题分为两部分： ①. 天线的内部问题； ②. 天线的外部问题； 通过界面上的边界条件相互联系。 近似求解内部问题时，通常把条件理想化，然后把理想条件下得到的解直接地或加以修正后作为实际情况下的近似解。这样它就变成了一个与外部问题无关的独立的问题了。 外部问题的求解主要有： 辅助源法、矢量法，这两种是严格的求解方法； 等效法、惠更斯原理法、几何光学法、几何绕射法，这些都是近似方法。 (8-2) 试述几何光学的基本内容及其在口径天线设计中的应用。 答：在均匀的媒质中，几何光学假设能量沿着射线传播，而且传播的波前（等相位面）处处垂直于射线，同时假设没有射线的区域就没有能量。 在均匀媒质中，射线为直线，当在两种媒质的分界面上或不均匀媒质传播时，便发生反射和折射，而且完全服从光的反射、折射定律。 B A l nds =? 光程长度： 在任何两个给定的波前之间，沿所有射线路径的光程长度必须相等，这就是光程定律。''PdA P dA = 应用： ①. 可对一个完全聚焦的点源馈电的天线系统，求出它在给定馈源功率方向图 为P(φ,ξ)时，天线口径面上的相对功率分布。 ②. 对于完全聚焦的线源馈电抛物柱面天线系统，口径上的相对功率分布也可 用同样类似的方法求解。 (8-3) 试利用惠更斯原理推证口径天线的远区场表达式。 解：惠更斯元产生的场： (1cos )2SP j r S SP jE dE e r βθλ-?= ?+?? 222)()(z y y x x r S S SP +-+-= r , r sp >>D (最大的一边)
分形几何的应用
分形几何及其应用 【摘要】分形几何作为一门新兴的学科已经开始逐渐发展，分形研究深入到各学科领域。本文介绍了分形几何在地图学中、天线设计中的一些应用。 【关键词】分形几何；天线；研究 分形几何是美籍法国数学家芒德勃罗在20世纪70年代创立的一门数学新分支，它研究的是广泛存在于自然界和人类社会中一类没有特征尺度却有自相似结构的复杂形状和现象，它与欧氏几何不同。欧氏几何是关于直觉空间形体关系分析的一门学科，它研究的是直线、圆、正方体等规则的几何形体，这些形体都是人为的。但是，“云彩不是球体、山岭不是锥体、海岸线不是圆周”，自然界的众多形状都是如此的不规则和支离破碎。对这些形状的认识，欧几里得并未能给后人留下更多的启示，传统的欧氏几何在它们面前显得那样的苍白无力。对大自然的这种挑战，二千年来，激励着一代又一代的数学家上下求索，探寻从欧氏几何体系中解放出来的道路。终于在1975年，芒德勃罗发表了被视为分形几何创立标志的专著《分形：形、机遇和维数》。从此，一门崭新的数学分支——分形几何学跻身于现代数学之林。 一、分形几何学在地图中的应用 欧几里得几何在规则、光滑形状（或有序系统）的研究中相当有效。然而，现实世界中却有许多问题不能用欧氏几何去解决。英国
人l.理查森考察海岸线的长度问题，发现在西班牙、葡萄牙、比利时、荷兰等国出版的百科全书记录的一些海岸长度竟相差20%。法国数学家蒙德尔罗布采用瑞典数学家柯克发现的“柯克曲线”作为思考海岸线问题的数学模型，通过深入研究并引进了分数维概念，1977年正式将具有分数维的图形称为“分形”，并建立了以这类图形为对象的数学分支——分形几何。 现实空间和地图上有许多类似海岸线那样的不规则曲线，分形几何为这类曲线的度量提供了数学工具。 二、分形几何在天线设计中的应用 分形几何两个独特的特征：自相似性（或自仿射性）和空间填充性，结合天线的特征，使得分形几何在天线工程领域中的应用有了突破性的发展。分形天线的自相似性能减小分形天线元的整体宽度，同时和欧几里德几何天线元保持同样的性能，因为各个天线元具有同样的谐振频率和相同的辐射方向图。分形元能够改善运用欧氏几何天线元的线性天线阵列的设计，运用分形元来改善和提高天线阵列的性能。这里讨论两种方法： 一种方法就是减小天线元之间的相互耦合。因为线性阵列中天线元之间的相互耦合导致整个天线的辐射方向图性能下降。相互耦合还能改变天线元的激发电流。因此，如果在阵列天线的设计过程中忽略天线元之间的内部耦合作用，那么天线的辐射方向图就会受到影响，通常表现为副瓣电平的提高甚至导致零信号的填充。
分形之Julia集及其算法实现
成绩：课程名称：智能信息处理概论 分形之Julia集及其算法实现 摘要：本文从自然界的几何现象引出分形的概念，再从其定义、几何特征和分形维的计算这三个方面来加以介绍。以Julia集和Mandelbort集为例来具体描述分形。本文主要从Julia集的特点和算法实现来描述分形以及其实现的方法。 关键词：分形、分数维、Julia集、Mandelbort集、算法实现 引言 大自然是个很伟大的造物者，它留给我们一大笔美丽景观：蜿蜒曲折的海岸线、起伏不定的山脉，变幻无常的浮云，粗糙不堪的断面，袅袅上升的烟柱，九曲回肠的河流，纵横交错的血管，令人眼花缭乱的满天繁星……那么，我们又能从这些美妙的自然现象中得到什么有趣的结论呢？ 正文 分形概述 分形的英文单词为fractal，是由美籍法国数学家曼德勃罗（Benoit Mandelbrot）创造出来的。其取自拉丁文词frangere（破碎、产生无规则碎片）之头，撷英文之尾所合成，本意是不规则的、破碎的、分数的。他曾说：分形就是通过将光滑的形状弄成多个小块，反复的碎弄。1975年，曼德勃罗出版了他的法文专著《分形对象：形、机遇与维数》，标志着分形理论正式诞生。【1】 两种定义 其一：具有自相似性结构的叫做分形； 其二：数学定义：豪斯道夫维Df>=拓扑维Dt。 若一有界集合，包含N个不相重叠的子集，当其放大或缩小r倍后，仍与原集合叠合，则称为自相似集合。自相似集合是分形集。具有相似性的系统叫做分形。 当放大或缩小的倍数r不是一个常数，而必须是r（r1，r2，….）的各种不同放大倍数去放大或缩小各子集，才能与原集合重合时，称为自仿射集合。具有自仿射性的系统叫做分形。【2】 特征 1.自相似性：局部与整体的相似，是局部到整体在各个方向上的等比例变换的结果； 2.自仿射性：是自相似性的一种拓展，是局部到整体在不同方向上的不等比例变换的结果； 3.精细结构：即使对该分形图放大无穷多倍，还是能看到与整体相似的结构，表现出无休止的重复； 4.分形集无法用传统几何语言来描述，它不是某些简单方程的解集，也不是满足某些条件的点的轨 迹； 5.分形集一般可以用简单的方法定义和产生，如递归、迭代；分形其实是由一些简单的图形，经过 递归或者迭代产生的复杂、精细的结构； 6.无确定的标度且具有分数维数。【3】
分形天线
分形天线一种新颖的天线小型化技术及其应用 摘要: 分形几何具有重要的特性, 即自相似性和分数维, 可以成功的应用于天线的设计。本文主要介绍了分形的基 本概念, 并对典型的分形天线及其小型化原理进行了简要介绍。 1 引言 近年来, 无线通信技术以惊人的速度发展, 无论用户身在何处都能够时刻处于连接状态, 这就是所说的“任何时间、任何地点的无线电通信”。而天线和射频设备是决定整个系统性能的关键元件。由于传统的天线已经无法满足 未来的挑战, 这就意味着必须相应地发展天线技术以适应无线系统发展的要求。目前分形正成为满足未来产品要求的一种有效方法。他能够使得我们有效地设计小型化天线或把多个无线电通信元件集成到一块设备上。在用于无线应用中的下一代天线中, 小型化是必须的。因为他必须集成多个设备( 如蜂窝、无线局域网、地理定位、无线电广播装置) , 并需要安置在多个地点( 如机场、办公室、商场、地下场所) , 同时很多设备也需用到小型化天线, 如手机、笔记本电脑、个人数字助理、汽车、手表等。在这种情况下, 用户希望采用尽可能小的天线以便 于方便使用无线设备。此外, 在基站和设备的接入点处, 小型化的天线有助于减少周围环境对无线网络设施的影响。 2 分形几何背景知识 “分形”这一概念是由法国数学家B.Mandelbrot 于1975 年首次提出的, “分形( Fract al) ”这个名词源于拉丁文的“破碎”。分形具有两大主要特征: 自相似性和空间填充性( 即分数维) 。自相似就是说适当的放大或缩小几何尺寸, 整个结构并不改变, 在各种尺度上都有相同程度的不规则性。分数维是指用一个特征数( 不一定是整数) 来测定其不平度、复杂性或卷积度。自然界中的许多物体都能用分形来模拟, 如山脉、树分形技术是得益于数学上分形物体的一些特殊性质发展起来的。无论是自然界中的分形还是数学上的分形物体, 都能够通过简单的算法一步步迭代生成, 最终能够具有惊人的复杂结构。分形的特性之一就是“分数维”。这种特性使得分形能够在很小的体积内充分的利用空间, 也是他能够用于天线小型化设计的一个关键原因。 2. 1 分形曲线生成过程举例 以Koch 曲线的生成方法为例, 把一条直线等分为三 段, 将中间的一段用具有一定夹角的两条等长折线来代 替, 形成一个生成元, 然后再把每个直线段用生成元进行 替换, 经多次迭代后就形成了Koch 曲线( 如图2 所示) 。由 此可见, 在保持高度基本不变时, 曲线的长度却能够做到 无限长。 高艳华等: 分形天线一种新颖的天线小型化技术及其应用 3 几种经典的分形天线 3. 1 Koch 单极天线 分形用于天线小型化设计的第一个例子是Koch 单极 天线( 如图3 所示) , 得名于分形Koch 曲线。当在天线的 设计中应用Koch 曲线时, 谐振频率相对于传统的线性单 极天线以1. 65 的因数降低。所以Koch 单极天线的高度比 传统的线性单极天线小40%[ 1] 。 3. 3 分形环天线
天线设计毕业论文,DOC
欢迎阅读第一章绪论 一、绪论 1.1课题的研究背景及意义 自古至今，通信无时无刻不在影响着人们的生活，小到一次社会交际中的简单对话；大到进行太空探索时，人造探测器与地球间的信息交换。可以毫不保留地说，离开了通信技术，我们的生活将会黯然失色。近年来，随着光纤技术越来越成熟，应用范围越来越广。在广播电视领域，光纤作为广播电视信号传输的媒体，以光纤网络为基础的网络建设的格局已经形成。光纤传输系统具有的传输 辐射电磁波，或从周围空间或多或少地接收电磁波，但是任意一个高频电路并不一定能用作天线，因为它的辐射或接收效率可能很低，要能够有效地辐射或接收电磁波，天线在结构和形式上必须满足一定的要求。快速发展的移动通信系统需要的是小型化、宽频带、多功能(多频段、多极化)、高性能的天线。微带天线作为天线家祖的重要一员，经过近几十年的发展，已经取得了可喜的进步，在移动终端中采用内置微带天线，不但可以减小天线对于人体的辐射，还可使手机的外形设计多样化，因此内置微带天线将是未来天线技术的发展方向之一，设计出具有小型化的微带天线不但具有一定的理论价值而且具有重要的应用价值，这也成为当前国际天线界研究的热点之一。
因此，一副实用且性能良好的天线既要满足系统易于集成化的要求，同时也要满足各个系统的兼容性、可靠性要求，即为对天线小型化、宽频带、多频带的设计要求，因此本文主要对现代无线通信系统的多频带、宽带、超宽带天线进行研究和设计。 1.2微带天线的发展概述 早在1953年G. A. DcDhamps教授就提出利用微带线的辐射来制成微带微波天线的概念。但是，在接下来的近20年里，对此只有一些零星的研究。直到1972年，由于微波集成技术的发展和空间技术对低剖面天线的迫切需求，芒森(R．E．Munson)和豪威尔(J．Q．Howell)等研究者制成了第一批实用的微带天线[1]。随之，国际上展开了对微带天线的广泛研究和应用。1979年在美国新墨西哥州大学举行了微带天线的专题目际会议，1981年IEEE天线与传播会刊在1月号上刊载了微带天线 80 年代中， 1.3 1.4 第三章多频带天线设计 3.1天线多频化实现技术 3.2基于分形结构的多频微带天线设计 3.1.1 三、微带天线的小型化技术 天线作为无线收发系统的一部分，其性能的优劣对整个系统的性能有着重要的影响。微带天线带宽相对较窄，通常低于3%，而无线通信技术的发展，特别是高速数据传输系统以及军用宽带无线系统的发展，要求天线具有更高的带宽。同时在随着电路集成度的提高，系统对天线的体积有着
分形算法与应用
《分形算法与应用》教学大纲 1 课程的基本描述 课程名称：分形算法与应用Algorithm and Application of Fractal 课程编号：5301A36 课程性质：专业课适用专业：计算机专业 教材选用：孙博文编著，《分形算法与程序设计》，科学出版社，2004.11 总学时：32学时理论学时：32学时 实验学时：0学时课程设计：无 学分：2学分开课学期：第七学期 前导课程：算法分析 后续课程：毕业设计 2 教学定位 2.1 能力培养目标 通过本课程的学习，培养学生的认知和理解能力、逻辑思维能力，以及算法设计与分析能力，程序设计和实现能力。一方面使学生掌握非规则图形的计算机绘制的基本方法，以便实现对不规则对象的算法设计。另一方面，学习本课程的过程也是进行复杂程序设计的训练过程。 2.2 课程的主要特点 本课程是一门重要的专业课，有理论性、设计性与实践性的特点。介绍分形的基本概念及算法设计的基本方法。它是介于计算机软件、程序设计和数学三门课程之间的核心课程。不仅为后续专业课提供了必要的知识基础，也为计算机、软件工程的专业人员提供了必要的技能训练。
2.3 教学定位 通过本课程的学习，使学生达到知识和技能两方面的目标： 1．知识方面：从算法设计及其实现这两个层次的相互关系的角度，系统地学习和掌握非规则图形的算法设计方法，了解并掌握分析、比较和选择不同非规则结构的设计方案，不同运算实现的原则和方法。 2．技能方面：系统地学习和掌握在不同非规则对象实现的不同算法及其设计思想，从中体会并掌握结构选择和算法设计的思维方式及技巧，使分析问题和解决问题的能力得到提高。 3 知识点与学时分配 3.1掌握分形的基本概念 分形简介 分形 分维 分形的测量 共2学时 3.2分形图生成算法之一 分形图的递归算法 Cantor三分集、Koch曲线、Sierpinski垫片、 Peano曲线、分形树等的递归算法。 共2学时 3.3分形图生成算法之二 文法构图算法 LS文法、单一规则的LS文法生成、多规则的LS文法生成、 随机LS文法生成。 共2学时 3.4分形图生成算法之三 迭代函数系统
天线发展简史
天线发展简史天线是无线电通信、无线电广 播、无线电导航、雷达、遥测遥控等各种无线电系统中不可缺少的设备。从天线发明至今经历了100多年的时间。纵观天线的发展，其大致可分为三个历史阶段。第一阶段：线天线时期（19世纪末至20世纪30年代初） 第一个天线是德国物理学家在1887 年为验证英国数学家及物理学家麦克斯韦预言的电磁波而设计的。其发射天线是两根30cm 长的金属杆，杆的终端连接两块40cm 见方的金属板，采用火花放电激励电磁波，接收天线是环天线。此外，1888 年赫兹还用锌片制作了一个抛物柱面反射器天线，它由沿着焦线放置的振子馈电，工作在455MHz。 1901 年，意大利发明家马可尼（1874-1937）采用一种大型天线实现了远洋 通信，其发射天线为50根下垂铜线组成的扇形结构，顶部用水平横线连在一起，横线挂在两个高150 英尺，相距200 英尺的塔上，电火花放电式发射机接在天线和地之间。这可认为是付诸实用的第一副单极天线。 早期无线电的主要应用是长波远洋通信，因此天线的发展也主要集中在长波波段上。自1925 年以后，中、短波无线电广播和通信开始实际应用，各种中、短波天线得到迅速发展。 第二阶段：面天线时期（20世纪30 年代初至50年代末） 二战前夕，微波速调管和磁控管的发明，导致了微波雷达的出现，厘米波得以普及，无线电频谱才得到更为充分的利用。这一时期广泛采用了抛物面天线或其他形式的反射面天线，这些天线都是面天线或称口径天线。此外，还出现了波导缝隙天线、介质棒天线、螺旋天线等。1940 年后有关长、中、短波线状天线的理论基本成熟，主要的天线形式沿用至今。第二次世界大战中，雷达的应用促进了微波天线特别是反射面天线的发展，微波中继通信、散射通信、电视广播的迅速发展，使面天线和线天线技术进一步得到发展、提高。这时期建立了口径天线和基本理论，如几何光学、口径场法等，发明了天线测试技术，开发了天线阵的综合 技术。 第三阶段：大发展时期（20世纪50年代至今）
分形阵列天线概要
分形阵列天线 分形的起源可追溯到十九世纪下半叶有名的Wierestrass函数和 Cantor三分集等。分形(Fractal)一词是美籍法国数学家B.B.Mandelbrot于1975年创造的。分形几何是传统欧氏几何的推广,它研究的内容在图形上具有 自相似性,在数量上具有分数维数。分形几何与经典的电磁理论结合产生了分形天线系统理论。所谓的分形天线是指：几何属性上具有自相似和分数维数等特 征的天线。分形天线的内容包括两个方面：一个是分形单元天线,另一个是分形阵列天线。分形阵列天线又包括两个方面：一方面是分形单元按普通阵列排 布；另一方面是普通天线按分形阵列分布。分形天线保存了原有分形图形的特点,它具有很强的空间填充性。而有些分形天线则适合作为小型化天线技术的开发和应用。和普通天线相比分形天线具有更多优点：它具有多频带、宽频带的 特性,特别是工作在多个频段上时具有相似的辐射特性；而有些分形天线则具有很强的空间填充能力,可以使天线在保持基本辐射特性不变的情况下具有更短的尺寸,这样也可以减少设备的尺寸；分形天线在外观上也具有一定的视觉效应, 既发挥了天线的作用,又起到装饰的作用,一般用在室内覆盖技术中。本文首先 简要介绍了分形几何理论的基本知识。然后介绍了分形几何的特点以及分类、 分形图形的生成方法以及简单分形图形的维数的计算。总结了常见分形天线：Koch分形天线、Sierpinski分形天线、Hilbert分形天线、Peano分形天线、Minkowski分形天线、Sierpinski分形毯、Crown分形天线、Koch岛以及Mandelbrot分形树天线和等角螺旋天线。重点研究了分形阵列天线。在分形阵 列天线中重点研究了具有低旁瓣特性的共心圆环分形阵。共心圆环分形阵可以 根据不同的生成元而分为线性阵、平面三角阵、平面方阵和六边形阵。同时研 究了多种共心圆环分形阵的阵列分布和辐射特性,给出了阵列方向图。另外还介绍了Cantor集线阵、Sierpinski面阵、Weierstrass分形阵和Peano-Gosper 分形阵。最后设计了分形阵列天线。分别采用螺旋天线和V形平板天线作为单 元天线,以二阶六边形为阵列进行综合仿真,得到了比较低的旁瓣。 同主题文章 [1]. 付云起,袁乃昌. 阵列天线在无线移动通信系统中的应用' [J]. 无线 通信技术. 2001.(04) [2]. 牛运丰,邢峣,王学田. 一种新型面阵列天线的设计' [J]. 制导与引信. 2005.(01) [3]. 田孝华. 自适应阵列天线移相器的误差对卫星地面站性能影响分析' [J]. 无线通信技术. 2001.(01) [4]. 华琳. CDMA系统中自适应阵列天线的HLMS算法性能分析' [J]. 数据 通信. 2004.(04)
天线设计毕业论文
第一章绪论 一、绪论 课题的研究背景及意义 自古至今，通信无时无刻不在影响着人们的生活，小到一次社会交际中的简单对话；大到进行太空探索时，人造探测器与地球间的信息交换。可以毫不保留地说，离开了通信技术，我们的生活将会黯然失色。近年来，随着光纤技术越来越成熟，应用范围越来越广。在广播电视领域，光纤作为广播电视信号传输的媒体，以光纤网络为基础的网络建设的格局已经形成。光纤传输系统具有的传输频带宽，容量大，损耗低，串扰小，抗干扰能力强等特点，已成为城市最可靠的数字电视和数据传输的链路，也是实现直播或两地传送最经常使用的电视传送方式。随着全球通信业务的迅速发展，作为未来个人通信主要手段的现代通信技术引起了人们的极大关注，我国在移动通信技术方面投入了巨大的人力物力，我国很多地区的电力通信专用网也基本完成了从主干线向光纤过度的过程。目前，电力系统光纤通信网已成为我国规模较大，发展较为完善的专用通信网，其数据、语音，宽带等业务及电力生产专业业务都是由光纤通信承载，电力系统的生产生活，显然，已离不开光纤通信网。 无线通信现状另一非常活跃的通信技术当属，无线通信技术了。无线通信技术包括了移动通信技术和无线局域网（WLAN）技术等两大主要方面。移动通信就目前来讲是3G 时代，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段。无线局域网可以弥补以光纤通信为主的有线网络的不足，适用于无固定场所，或有线局域网架设受限制的场合，当然，同样也可以作为有线局域网的备用网络系统。WLAN，目前广泛应用系列标准。其中，工作于频段的可支持11Mbps 的共享接入速率；而采用5GHZ频段，速率高达54Mbps，它比快上五倍，并和兼容。给人们的生活工作带来了很大的方便与快捷。 在整个无线通信系统中，用来辐射或接收无线电波的装置成为天线，而通信、雷达、导航、广播、电视等无线电技术设备都是通过无线电波来传递信息的，均需要有无线电波的辐射和接收，因此，同发射机和接收机一样，天线也是无线电技术设备的一个重要组成部分，其性能的优良对无线通信工程的成败起到重要作用。天线的作用首先在于辐射和接收无线电波，但是能辐射或接收电磁波的东西不一定都能作为天线。任何高频电路，只要不被完全屏蔽，都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波，或从周围空间或多或少地接收电磁波，但是任意一个高频电路并不一定能用作天线，因为它的辐射或接收效率可能很低，要能够有效地辐射或接收电磁波，天线在结构和形式上必须满足一定的要求。快速发展的移动通信系统需要的是小型化、宽频带、多功能(多频段、多极化)、高性能的天线。微带天线作为天线家祖的重要一员，经过近几十年的发展，已经取得了可喜的进步，在移动终端中采用内置微带天线，不但可以减小天线对于人体的辐射，还可使手机的外形设计多样化，因此内置微带天线将是未来天线技术的发展方向之一，设计出具有小型化的微带天线不但具有一定的理论价值而且具有重要的应用价值，这也成为当前国际天线界研究的热点之一。
天线原理与设计期中考试资料
西南交通大学2012－2013 学年第( 2 )学期期 中考试试卷 课程代码 3143373 课程名称 天线原理与设计 考试时间 90分钟 阅卷教师签字： 一． 判断题：（20分）（正确标√，错误标?，每题2分） 1． 元天线的方向性系数为1.5。（√） 2． 元天线的远区辐射场是平面波。（?） 3． 在功率方向图中，功率为主瓣最大值一半对应两点所张的 夹角就是主瓣宽度。（√ ） 4． 侧射式天线阵须满足各单元馈电幅度和相位均相等。（√ ） 5． 坡印亭矢量法可以求出天线的辐射阻抗。（? ） 6． 对称振子的平均特性阻抗愈小，其频率特性就愈好。（√ ） 7． 对称振子的谐振长度总是略大于0.25和0.5。（? ） 8． 右旋圆极化天线可以接收左旋圆极化天线发射的信号。 （? ） 9． 要使接收天线接收到的功率达到最大，需满足阻抗匹配和 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线
极化匹配。（√ ） 10．笼形天线设计增加了阻抗频带宽度。（√ ） 二． 填空题：（30分，每空2分） 1.在场强方向图中，主瓣宽度是指场强大小下降到最大值的（ 0.707 ）倍处对应的两点之间的夹角。 2. 在功率方向图中，主瓣宽度是指功率大小下降到最大值的（ 0.5 ）倍处对应的两点之间的夹角。 3. 在分贝方向图中，主瓣宽度是指场强的分贝值下降到（-3 ）dB 处对应的两点之间的夹角。 4.当2/(1.44)l λ≤时，对称阵子的最大辐射方向在0 90m θ=。 5.当2/ 1.44l λ≤时，对称阵子的最大辐射方向在 (90)m θ=。 6.半波天线的归一化方向图()cos cos 2( )sin F πθθθ ?? ???=， 方向性系数(1.64)D =，输入阻抗(73.142.5)Z j =+Ω。 7.间距为 d 的二元等幅同相(1,0)m α==阵因子 ()cos ,(2cos )a d f πθ θ?λ =。 8.间距为d 的二元等幅反相(1,)m απ==阵因子 ()cos ,(2sin )a d f πθ θ?λ =。 9. 间距为d 的均匀直线式N 元天线阵的阵因子
天线原理与设计 讲义
第八章 口径天线理论基础 在第七章以前我们讨论的是线状天线，其特点是天线呈直线、折线或曲线状，且天线的尺寸为波长的几分之一或数个波长。所构成的基本理论称之为线天线理论。既使是第七章的开槽缝隙天线，在分析时也是借助了缝隙天线的互补天线—金属线天线来分析。 在实际工作中，还将遇到金属导体构成的口径天线和反射面天线。有时我们统称为口面天线。它们包括：喇叭天线、透镜天线、抛物面天线、双反射面的卡塞格伦天线等。见P169图8-1。它们的尺寸可以是波长的十几到几十倍以上。 口面天线的分析模型如图8-1所示： 图8-1 口面天线的分析模型 S ′为天线金属导体面，为开口面，S S ′＋构成一个封闭面，封闭面内有一源。 S 对这样一个分析模型，要求解空间某点p 处的电磁场E P 、H P 。它们可描述为由两部分组成：一部分是源的直达波，一部分是由天线导体面上感应电流产生的散射场。这种分析方法我们称之为面电流法。面电流法对反射面天线有效，它是分析反射面天线的方法之一。但是，面电流法对喇叭天线、波导口天线一类的口径天线无效，或者说处理很难。我们可采用口径场法。 口径场法步骤： 1、解内问题，即由场源求得口面上的场分布； 2、解外问题，即由口面上场分布求解远区辐射场。 由此可见，反射面天线也可用口径场法分析。 喇叭天线一类：口径场法； 反射面天线一类：口经场法，面电流法。（近似方法） 有的反射面天线如抛物环面，由于口径场不易确定，还只得用面电流法。 口径场法和面电流法都是近似的方法，它们只能求出口径面前方半空间的辐射场，口面后方半空间的场无法求得。实际上口面天线的外表面及口径边缘L 上均有感应电流。这部分电流就是对口面天线后向辐射的主要贡献。但通常的做法是采用几何绕射理论，求由边缘L 产生的绕射。 值得说明的是，口面天线的边缘绕射场与前方半空间的场相比是微不足道的。 如果采用口径场法，那么，现在的问题是：能否用口径天线口面上的场分布来确定天线辐射场？回答是肯定的，这就须由惠更斯—菲涅尔原理来说明。