渐变微带缝隙天线的仿真设计

渐变微带缝隙天线的仿真 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 张 任 张中雷 韩轶凡 中船重工 研究所湖北 武汉430079, , 722 要微带天线具有体积小重量轻剖面低能与结构表面共型的特点但是普通微带天线频带窄损耗大摘 本文设计了一个工作在 【】、、,。 、。 X 波段渐变微带缝隙天线通过在缝隙的一端刻蚀的渐变结构对电磁波引向使天线单元达到一定增益这种渐变结构类似于维瓦尔第天线对 。 ,。 , 仿真验证设计最后用 。 CST 。 扩展频带有良好的效果 【关键词】微带天线,缝隙,宽带, CST 渐变微带缝隙天线的结构1. 渐变微带缝隙天线的结构示意图图 1 这种天线由三层组成上层为金属层构成槽线微带线的地中,,、,,[1][2]间为介质基板下层为金属层来构成微带导带值得注意的是微带 ,。 ,如图 透视图所示否则渐变结构将刻蚀大 ,1,a,,要布置在渐变结构外微带线没有地终端开路的微带线与终端短路的槽线正交,“”。 , 片金属他们在正交处耦合籍此通过微带线将能量传递给槽线再由槽线经 。 ,,。 过渐变结构将能量辐射向自由空间 微带线和槽线之间的耦合 2. 图 为 渐变微带缝隙天线的 2 顶视图微带线和槽线之间通过电, [3]场 耦 合图中阴影部分为场耦合 , 介电常数 的介质板上槽线特性阻抗图 3 9.6 强的区域为使微带线上的能量很 。 微带线应在阴 ,好地耦合到槽线中 这要求在槽线的。 影部分上沿短路 边缘打孔接地或者我们可以用一 ,λ长为 的开路线来虚拟短路筑“”, 4 λms这样 为微带其中 msL,筑, λms 4 线中波长。 渐变微带缝隙天线图 2 对 于 短 路 槽 线 的 长 度 也 ,slL 的顶视图 [4] 取槽线中波长的 由文献 可1/4。 知 当 开 路 微 带 线 阻 抗 短 路 槽 线 阻 抗 满 足 以 下 条 件 , Zm 、 Zs , Z ?s2500成熟的商业软件如 的 计算 Z=筑,Agilent Technologies AppCAD , m 2.618而对于槽线中传播的非 波并没有一个统一的特征阻抗定义一 TEM 。 [5][6 ]文献中给出了不同介电常。 般用电压的平方除以两倍功率来表示数不同槽宽不同介质板厚度中的特性阻抗曲线可以用最小平方曲 、、。 但使用起来仍然繁琐,。 线拟和数值结果得到特征阻抗的解析表达式λ'图中 表示槽线中波长与自由空间波长比值 表示 槽 宽 筑,w ,D λ 表示基板厚度在这里用较大介电常数的介质基板为的是将能量集中 。 使馈线上的辐射较小不致影响天线的辐 ,,在馈线周围很小的范围内 。 射 仿真设计中选择介电常数为 的介质基板厚度 微带线 ,9.6 ,1mm。 [6]的特性阻抗 欧姆线宽 为了兼顾带宽和传输特性槽线的 50 ,1mm。 ,[7][8]特性阻抗取稍大于 欧姆的值这里取 欧姆中可知槽 在图 50 ,60 。 3 ,宽取 槽线中波长与自由空间波长比值为 用频点 计0.4mm,0.46。9GHz 算,可知如图 中所示由 ,构成耦合线。在 的 2 slL,3.6mmmsL,3mm CST 中建模如下图 MICROWAVE STUDIO ,图 介电常数 的介质板上槽线特性阻抗4 11 仿真结果如下, 由图 可以看出到 内小在全频段内端口驻波在 6 , 7.2GHz 8.7GH 于 到 小 于 到 小 于 ,15dB,9.7GHz 10.7GHz -20GHz,8.7GHz 9.7GHz - 在全频段内大于该结果证明了设计的耦合线是可 10dB。 S21 -0.5dB。 。 行的 渐变微带缝隙的设计仿真 3. 图 中缝隙切断了微带地板上的传导电流而导致位移电流的产 1 [1]生已经证明当缝中波长大于自由空间波长的 时辐射就开始了。 40,,。 这里使用如图 中所示的渐变缝隙渐变缝隙的等效模型如下图所1 , 示, 图 中天线的模型8 CST 在 带宽内仿真结果如下7GHz,11GHz ,, 馈线的输入端驻波 a., 微带线和槽线的耦合线模型图 5 图 输入端口 仿真结果9 S11 在 的带宽范围内输入端的 小于8.5GHz,10.5GHz ,S11 -10dB, 应的 为 相对带宽达到 VSWR 1.94,。 20,。 辐射方向图 b. 图 微带线和槽线的耦合模型仿真结果 和 6 S11 S21 图 渐变缝隙的等效模型7 随着槽宽的渐变槽线的特性阻也在渐变槽中波长逐渐变长最,,终从开口端以水平极化的方式辐射出去一般地开口端宽度大于自 。 , 由空间波长的 锥的长度一般为一个自由空间波长60,,。 天线的尺寸设计如下,介质板介电常数 ,厚度 。 对应于图 9.61mm垂直面上方向图和水平面上方向图图 10 9GHz 中渐变线开口端宽度 馈电微带和 渐变线长度 1 ,w,16mm, L,25mm, 耦合部分和渐变线之间过渡由图上可看出在垂直面上平面上 方波瓣宽度 。 槽线耦合部分的尺寸沿用上节中的设计,,Phi,0?,, 78?, 段长度为 。 在 中建模如下, 性 在水平面上波瓣宽度 方向性 12mmCST 7.5dB。i ,Theta,90?,,53?,7.5dB。i 由图上可看出在垂直面上平面上 方向如有需要可用弯折的微带线来馈电可进一步减小尺寸该波瓣宽度 ,,Phi,0?,, 90?, 30mm,,,,。 天线可用作于相控阵天线阵元 性 在水平面上波瓣宽度 方向性 。 7.0dB。i ,Theta,90?,,63.3?,7.0dB。i 由图上可看出在垂直面上平面上 方向 波瓣宽度 ,,Phi,0?,, 90?, ? 性 在水平面上波瓣宽度 方向性 参考文献5.9dB。i ,Theta,90?,,77?,6.0dB。i 【】,,鲍尔 布哈蒂亚, 微带天线, 电 1I..J.P.子工业出版社,年第一版1984 . ,,李鹏程何国瑜超宽带渐变缝隙天 2,,线 ,Journal of Telemetry,Tracking,and ,Command.Vol 28,No.5,September2007. ,,“ 3Jeffery B,Knorr,Juan SaeEndnz ”Effect in a Shorted Slo t, IEEE Transaction on microwave theory and ,techniques,September1973. ,,” 4Seymour.B.CohnSlot ,Line on a”Dielectric Substra,t eIEEE Transaction on microwave theory and techniques ,Vol.MTT-17,No.10,Octob1969.er ,,“ 5Bernd Scühppert Microstrip slotline垂直面上方向图和水平面上方向图图 11 9.5GHz transitions modlieng and experimental ”nvestigationIEEE Transaction on imicrowave theory and techniqueVols, .36, ,No.8,Augus1988.t ,,“” 6J.J.Lee Slotline ImpedanceIEEETransaction on microwave theory and ,techniques,Vol.39,No4,Apri.l1991. ,,7Elio A.Mariani,Charles P.Heinzman, “John P.Agrios,Seymour.B.Cohn,Slot line ”CharacteristicsIEEE Transaction on microwave theory and techniques,Vol. , MTT-17,No.12,Decembre1969.,,“8Jerzy Charamiec Reactancesof Slotline Short and Open Circuits on ”Alumina SubstrateIEEE Trnsaaction on microwave theory and techniqueVols, .37. 图 垂直面上方向图和水平面上方向图12 10GHz ,No.10.October1989. 结论4, 本文仿真设计的工作在 波段的渐变缝隙天线在 致X 8.5GHz 责任编辑翟成梁,,,的频段内端口驻波好的频带内方向性至少 在相对带宽 10.5GHz 。 20, 有 且天线用印制电路工艺制作方便简单尺寸小仅 5.9dB。i ,,50mm× ? 页对于防抱系统来说根据哪些运动参数来判断车上接第 轮速所以成本相对较低而且这种方法能识别路面情况而用滑移率,474 ,, ,,。 轮即将抱死应该减压或抱死现象已消失需要重新加压制动是很重要为控制参数的控制方法的结果就相对比较精确得出的曲线也比较理 ,的一般常用的参数有车轮角减加速度和滑动率车轮角加速度与 但是它不仅需要测出轮速还需要测出车身速度上述模拟计算只 。 ,,,、,,。 想 汽车的参考车速和汽车的减速度等 路面 车速 制动器转矩变化 、。 , 、 、 半径的乘积对单轮而且是一种路面情况进行研究 率车轮转动惯量车轮垂直载荷等参数均为某一定值但实际的车辆 在前面已经介绍了纵向附着系数与车轮滑移率的关系有着不同、、,的经验公式最常用的是 提出的魔术公式,H.B.Pacejka , 。 制动过程上述参数均可能发生变化 φ(s)=φ，Asin{Barctg[Cs-D(Cs-arctgCs)]}0? 上式中,为车轮在纯滚动时的附着系数,一般情况下设为 ,、 φ0A 0 参考文献【】为待定参数都是与路面有关的常数通过改变这些参数可模 B、C、D ,,,张育华徐士鸣汽车电子控制技术与故障诊断大连大连理工大学出版,1,,,, , 社, 。 拟不同的路面附着系数1995.01.,,余志生,汽车理论,第三版,,北京,机械工业出版社, 22003.01.仿真计算的结果和曲线 4.,,吴基安,徐峰,天津解放军运输 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院,汽车电子防抱死制动系统,下,,汽 3利用仿真模型计进行算 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 计算得到该轮在某路面上的普通制 ,车电器 ,,19952. 动和 动态响应过程车速 轮速 滑移率 等 个参数随时ABS ,V、ωR,S 3 ,, 汪立亮, 徐淼、 章宏, 现代汽车自动防抱 死 制 动 系 统 ,, 原 理 与 检 修 , 北 4ABS间 的变化规律,。 从模拟曲线结果分析可知,对于普通制动,车轮迅 t 京,电子工业出版社,2000.01. 速抱死车轮滑移率迅速变为 而装有 装置的系统没有出现抱 ,0,ABS ,,马明星仇屹珏,扬州大学机械工程学院,基于 的车辆制动过程的 5,MATLAB 点控滑移率基本控制在最佳值 且得到近似理想的 , Sc , ABS 死现象仿真研究,2004.03. 制过程。 同时装有 装置的系统刹车时间为 , 而普通制动为 ABS 4.5s 说明 系统能够缩短刹车距离的时候 当车身速度为 6.7s,ABS 。 60m/s ,作者简介盛姣女汉族江苏宜兴人工学学士江苏省无锡交,,1981,,,,,, — 装有 装置的系统的动态响应过程在速度 系统刹车时间为 通高等职业技术学校教师主要从事汽车专业的教学ABS 。 10s,,。 这种时间长度还是比较理想的,。 增加一倍的情况下 通过上面的仿真研究体会比较多在用门限值为控制参数的控 责任编辑翟成梁,。 ,,,制方法中 加减速度的门限值的设定需要很多复杂的 计 算 试 验 标 , 、 、 定因为我是初步探讨在取值上比较盲目需要尝试的次数很多给 。 ,,, 但用门限值的控制方法只需要测一个。 图形的生成产生了一定的困难