UWB织物微带天线及其阵列天线的研究

摘要

UWB天线是一款拥有抗干扰能力强、传输速率快、保密性好、发射功率小等优点的通信传输天线。本文基于HFSS仿真软件研制了一款一体化UWB织物微带天线，并进行了辐射性能的影响研究，还尝试开发了以一体化UWB织物微带天线为单元的2元和4元阵列天线，探索其阵列形式的辐射性能。
　　通过设定基本参数，在HFSS仿真软件上获得了一体化UWB织物微带天线的最优仿真尺寸。结合纺织工艺，研制了17只一体化UWB织物微带天线，并探讨了刚性弯曲、柔性弯曲和捻向捻度对其辐射性能的影响。试验结果如下：
　　（1）对天线进行刚性弯曲，随着弯曲角度或频率的增加，天线的增益和效率整体呈下降趋势而方向性系数则呈增长趋势。当天线用于定向用途时，可对天线进行深度刚性弯曲。当天线用于全向辐射用途时，应避免弯曲而造成能量损失。
　　（2）对天线进行柔性弯曲，随着弯曲角度或频率的增加，天线的效率和方向性系数整体呈下降趋势。发生柔性弯曲会导致增益明显下降，后随着弯曲角度的增加，增益整体无明显变化。随着频率的增加，天线的增益整体呈下降趋势。柔性弯曲对天线的整体性能只有削弱的效果，在使用过程中应尽量避免。
　　（3）对一体化UWB织物微带天线的纬向铜丝设定捻向来研究其辐射性能的差异，结果表明：有捻向优于无捻向；Z捻优于S捻。随着捻度的增加，天线的方向性得到明显的提升而效率呈先增长后降低的趋势，当捻度为250捻/m时，天线的效率最高，效率在500捻/m时最低。随着捻度的增加，天线的增益整体呈增加的趋势。纬向铜丝采用Z捻并加捻至250捻/m为其辐射性能最优的设计。
　　基于HFSS软件和阵列天线设计方法，采用切割和添加馈电网络的方式，研制了2元和4元UWB织物微带阵列天线，并测试其辐射性能获得了如下结论：阵列天线的辐射性能优于单一天线；2元和4元阵列天线的信号发射量均已达小型基站的标准；2元阵列天线的辐射频段要宽于4元但4元阵列天线的效率和方向性优于2元。

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第一章 绪论

1.1 UWB织物微带天线

1.2 UWB织物微带天线及其阵列天线的研究现状

1.3本课题研究的目的、意义和内容

第二章 一体化UWB织物微带天线的设计与研制

2.1 UWB织物微带天线的形成原理

2.2一体化UWB织物微带天线的仿真

2.3一体化UWB织物微带天线的研制

2.4一体化UWB织物微带天线的测试

2.5 本章小结

第三章 变形对一体化UWB织物微带天线辐射性能影响的研究

3.1刚性弯曲对一体化UWB织物微带天线辐射性能的影响

3.2柔性弯曲对一体化UWB织物微带天线辐射性能的影响

3.3捻向和捻度对一体化UWB织物微带天线辐射性能的影响

3.4本章小结

第四章 UWB织物微带阵列天线的研发

4.1 UWB织物微带阵列天线的设计原理

4.2 UWB织物微带阵列天线的研制

4.3 UWB织物微带阵列天线辐射性能的测试与分析

4.4本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表学术论文情况

致谢