無線通信系統(tǒng)中寬帶與多頻段天線的研究.pdf

1、天線是無線通信系統(tǒng)中重要的部件之一。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，通信系統(tǒng)正在向著寬帶化、集約化的方向發(fā)展，這就相應(yīng)的要求天線發(fā)展寬帶和多頻帶的技術(shù)。本論文結(jié)合各種無線通信系統(tǒng)的需求，圍繞具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱特性的全向天線、單極對(duì)數(shù)周期天線、數(shù)字電視和移動(dòng)通信系統(tǒng)中寬帶天線，寬帶寬波束圓極化天線幾個(gè)問題進(jìn)行研究。作者的主要工作和成果可以概括為：
　　 1.研究了一種快速精確分析具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱特性的全向?qū)拵炀€的新方法。利用結(jié)構(gòu)對(duì)

2、稱特性，建立圓環(huán)剖分的分析模型，采用粗圓柱線天線快速精確計(jì)算模型和正弦插值基函數(shù)，將天線利用矩量法分析計(jì)算。計(jì)算天線的輸入阻抗和輻射方向圖，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果及商業(yè)軟件仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明該方法具有很高的計(jì)算效率和精確度。本方法為此類天線的優(yōu)化設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。
　　 2.優(yōu)化設(shè)計(jì)了兩種全向?qū)拵炀€。第一種采用雙錐天線的形式，通過巧妙地加入短路枝節(jié)和套筒結(jié)構(gòu)，改善天線的輸入阻抗，從而可以使天線在所需頻帶內(nèi)很好的滿足設(shè)計(jì)要求；第二

3、種采用錐形加頂?shù)膯螛O套筒天線形式。利用遺傳算法和上述快速算法相結(jié)合，對(duì)天線結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方法具有很好的實(shí)用性。
　　 3.研究了一種差分進(jìn)化算法和粒子群算法相結(jié)合的全局優(yōu)化算法。以差分進(jìn)化算法為主體，利用粒子群算法對(duì)差分進(jìn)化中的變異過程進(jìn)行干擾，增加向最優(yōu)個(gè)體變異的變量。利用幾種常用檢測(cè)函數(shù)對(duì)該算法進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明此算法的收斂效率明顯高于差分進(jìn)化算法和粒子群算法。
　　 4.研究并優(yōu)化設(shè)計(jì)單

4、極對(duì)數(shù)周期天線。對(duì)對(duì)數(shù)周期天線的饋電方式進(jìn)行研究并給出電路模型，證明對(duì)數(shù)周期偶極天線交叉饋電的必要性。利用在饋線上加載開路枝節(jié)的方法設(shè)計(jì)單極對(duì)數(shù)周期天線，并通過優(yōu)化算法和矩量法相結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計(jì)單極對(duì)數(shù)周期天線的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，完成單極對(duì)數(shù)周期天線的設(shè)計(jì)。另外，為了與天線在不同頻率要求不同增益的實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，改進(jìn)優(yōu)化算法中的目標(biāo)函數(shù)，使天線在整個(gè)頻帶內(nèi)的增益具有一定的斜率特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果吻合良好。
　　 5.研究了

5、幾種用于數(shù)字電視和移動(dòng)通信領(lǐng)域的寬帶天線。研究了一種覆蓋DTV和GSM頻段的平板型全向?qū)拵炀€；一種覆蓋DTV，GSM以及第三代移動(dòng)通信頻段的平板型雙頻全向?qū)拵炀€；一種覆蓋DTV，GSM以及第三代移動(dòng)通信頻段的組合復(fù)用型寬帶吸頂天線；一種覆蓋DVB-H頻段，具有波束賦形效果的低剖面寬帶天線；一種覆蓋DTV，第二、第三代移動(dòng)通信頻段以及WLAN頻段的低剖面寬帶盤錐天線。文中給出了各種天線的仿真與測(cè)試結(jié)果以及實(shí)物照片。
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