自組構(gòu)天線及其特性的研究.pdf

1、隨著超寬帶、大容量、多功能綜合信息系統(tǒng)的快速發(fā)展，各種具有保密功能的跳頻通信系統(tǒng)和擴(kuò)頻通信系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。這對天線提出了更高的要求，比如天線具有寬頻帶、小型化等電特性。自組構(gòu)天線自身具有大量的電磁結(jié)構(gòu)，通過改變天線內(nèi)部可控開關(guān)的工作狀態(tài)，來改變天線的電磁結(jié)構(gòu)。因此通過改變可控開關(guān)的狀態(tài)，自組構(gòu)天線可以根據(jù)外界環(huán)境改變自身的電性能。本論文密切結(jié)合國家自然基金項(xiàng)目“智能自組構(gòu)天線”，對自組構(gòu)天線進(jìn)行了大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，揭示了自

2、組構(gòu)天線良好的應(yīng)用前景．本文的主要工作有： 提出了遺傳算法結(jié)合矩量法的優(yōu)化算法，優(yōu)化自組構(gòu)天線的工作狀態(tài)。并以一個自組構(gòu)單極子天線為例，初步探討了自組構(gòu)天線的性能。結(jié)合電磁仿真軟件4NEC(Numerical Electromagnetic Code)的理論分析和仿真設(shè)計(jì)，進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，闡述了自組構(gòu)天線工作的基本機(jī)理。 本文重點(diǎn)研究了矩形環(huán)自組構(gòu)天線的性能。采用遺傳算法與矩量法相結(jié)合的快速算法進(jìn)行理論分析與仿真設(shè)

3、計(jì)，隔5MHz對天線的電磁結(jié)構(gòu)進(jìn)行一次優(yōu)化，把優(yōu)化得到的表示天線電磁結(jié)構(gòu)的開關(guān)狀態(tài)存儲在單片機(jī)內(nèi)。實(shí)驗(yàn)研究時，用單片機(jī)控制開關(guān)的工作狀態(tài)，隔5MHz改變一次天線工作的狀態(tài)，用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試天線的駐波特性，得到整個頻帶內(nèi)的駐波特性曲線。理論分析和實(shí)驗(yàn)測試的結(jié)果表明，該矩形環(huán)自組構(gòu)天線在10：I倍頻帶寬內(nèi)，駐波比小于2。 研究了一種具有分形結(jié)構(gòu)的三角環(huán)自組構(gòu)天線。該天線具有sierpinsild gasket結(jié)構(gòu)，用電磁分析源代

4、碼NEC2d進(jìn)行理論分析與研究，結(jié)果表明該自組構(gòu)天線能夠做到寬頻帶和小型化。 在矩形環(huán)自組構(gòu)天線分析的基礎(chǔ)上，提出了一種具有G型結(jié)構(gòu)的線型寬頻帶單極子天線——G型寬頻帶單極子天線。用電磁仿真分析軟件4NEC進(jìn)行理論分析與仿真設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。成功地設(shè)計(jì)了工作中心頻率為lGHz，工作帶寬為0.86GHz-1.37GHz的G型單極子，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。其駐波比小于2的相對帶寬超過51％，充分顯示了此類單極子天線良好的