發(fā)布時(shí)間：2017-10-01 14:30

  本文關(guān)鍵詞：寬帶天線的可穿戴設(shè)計(jì)與雷達(dá)截面控制

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【摘要】：目前現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展迅速,各類通信設(shè)備日趨小型化、寬帶化。作為無線通信系統(tǒng)中的重要設(shè)備,天線的小型化和寬帶化也已成為當(dāng)前天線設(shè)計(jì)中的重要方面。其中,寬帶天線的可穿戴設(shè)計(jì)和雷達(dá)截面(RCS)減縮受到了眾多研究者的關(guān)注。以人體為中心的通信系統(tǒng)是第四代移動(dòng)通信(4G)的一個(gè)重要組成部分。以人體為中心的通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的研究方向是可穿戴式天線,可穿戴天線是指將天線集成到衣物上,作為衣物的一部分,具有攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。在電子對(duì)抗當(dāng)中,隱身技術(shù)占有重要地位,天線的隱身性能是制約系統(tǒng)整體隱身性能的關(guān)鍵因素,研究具有良好散射特性的天線具有重要意義。本文著重圍繞織物天線、可穿戴超寬帶紐扣式天線、可穿戴寬帶PIFA天線,以及超寬帶天線RCS減縮展開研究工作。作者的主要研究成果可概括為：1.對(duì)應(yīng)用于可穿戴系統(tǒng)中的可穿戴織物天線在設(shè)計(jì)制作時(shí),需要面臨的問題進(jìn)行了研究分析。首先研究了可用于制作織物天線的材料的特性,測(cè)量了織物材料的相對(duì)介電常數(shù)。以采用織物材料作為介質(zhì)的微帶貼片天線為例,研究了織物材料發(fā)生變化時(shí),對(duì)天線輻射性能的影響,包括織物材料發(fā)生在空氣中受潮、遇水等問題時(shí),織物的相對(duì)介電常數(shù)發(fā)生改變,造成天線輻射性能的變化。因?yàn)樘炀�工作在人體附近時(shí),可能會(huì)受到擠壓,發(fā)生形變,從而研究了微帶貼片天線在發(fā)生不同程度形變時(shí),天線輻射性能的變化。建立了簡(jiǎn)單的人體模型,分析了對(duì)稱振子天線和微帶貼片天線在不同頻率,放置于人體模型上時(shí),天線的輻射性能受到人體的影響,分析后發(fā)現(xiàn)帶有地板結(jié)構(gòu)的微帶貼片天線比對(duì)稱振子天線受到人體的影響小,設(shè)計(jì)相關(guān)可穿戴天線時(shí),應(yīng)盡量采用帶有地板結(jié)構(gòu)的天線形式。2.研究了用于可穿戴系統(tǒng)中的超寬帶紐扣式天線。天線采用羊毛氈這種織物材料作為天線的介質(zhì),實(shí)際加工了設(shè)計(jì)天線,然后測(cè)量其性能,結(jié)果表明天線的測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果一致。建立了簡(jiǎn)單的人體大腦與胸部模型,將天線放置在仿真模型上,研究了不同頻率時(shí),天線的輻射性能受到人體的影響。通過仿真不同頻率時(shí),人體受到設(shè)計(jì)天線電磁波照射時(shí)的SAR值來研究設(shè)計(jì)天線對(duì)人體的影響,結(jié)果表明設(shè)計(jì)天線對(duì)人體的SAR值符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),天線的地板有效的減小了天線與人體之間的相互影響。研究了兩個(gè)天線分別在空氣中和在人體不同位置時(shí),天線之間的隔離度受到的影響,結(jié)果顯示在不同平面?zhèn)鬏敃r(shí),人體的存在阻隔了天線之間的傳輸。研究了天線地板變形時(shí),對(duì)天線的影響。最后,給出了一種改進(jìn)型的紐扣式天線。3.研究了一種可用于智能手表的可穿戴寬帶PIFA天線。首先給出了寬帶PIFA天線的性能。建立了簡(jiǎn)單的人體手腕模型,給出了天線放置在人體手腕模型附近時(shí),天線輻射性能受到的影響,以及人體受到天線電磁波照射時(shí)的SAR值,結(jié)果表明天線輻射性能受到人體的影響很小,人體受到天線電磁波照射時(shí)的SAR值符合規(guī)定。接下來,由于部分智能手表可能會(huì)使用金屬邊框,因此分析了加載金屬邊框后,天線輻射性能的變化,結(jié)果顯示天線仍可工作在設(shè)計(jì)頻段內(nèi),并且天線增益增大。給出了加載邊框后天線輻射性能受到人體的影響以及人體受到天線電磁波照射時(shí)的SAR值,結(jié)果表明相較于未加載金屬邊框時(shí),人體受到天線電磁波照射時(shí)的SAR值更小,加載金屬邊框后,有助于減小天線對(duì)人體的影響。4.研究了一種低RCS Vivaldi天線。通過分析輻射和散射時(shí)電流在設(shè)計(jì)天線表面上不同的分布,據(jù)此使用修正天線外形的方法來減縮天線的雷達(dá)截面,給出了對(duì)比天線,以此來表明各修正部分對(duì)減縮天線RCS的作用并進(jìn)行了分析,對(duì)設(shè)計(jì)天線的輻射性能進(jìn)行了測(cè)量,從測(cè)量結(jié)果可以看出設(shè)計(jì)天線的輻射性能與參考天線相似,并在頻帶內(nèi)與參考天線相比天線RCS較低。
【關(guān)鍵詞】：天線 寬帶 可穿戴 織物 雷達(dá)截面控制
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN822
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 符號(hào)對(duì)照表13-14
• 縮略語對(duì)照表14-17
• 第一章 緒論17-29
• 1.1 研究背景17
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-25
• 1.2.1 幾種常見的寬帶天線研究現(xiàn)狀18-22
• 1.2.2 可穿戴天線研究現(xiàn)狀22-24
• 1.2.3 超寬帶天線雷達(dá)截面控制技術(shù)研究現(xiàn)狀24-25
• 1.3 本文的主要內(nèi)容安排25-29
• 1.3.1 論文的寫作安排25-26
• 1.3.2 作者的主要工作26-29
• 第二章 基礎(chǔ)理論概述29-37
• 2.1 引言29
• 2.2 超寬帶天線的工作原理29-30
• 2.3 人體模型建立30-33
• 2.3.1 人體物理模型31-33
• 2.3.2 人體數(shù)值模型33
• 2.4 天線散射理論33-36
• 2.5 小結(jié)36-37
• 第三章 可穿戴織物天線特性研究37-57
• 3.1 引言37-38
• 3.2 可穿戴織物天線的設(shè)計(jì)要求38-39
• 3.3 可穿戴織物天線材料特性39-47
• 3.3.1 織物材料相對(duì)介電常數(shù)的測(cè)量40-44
• 3.3.2 織物材料相對(duì)介電常數(shù)變化時(shí)對(duì)天線的影響44-45
• 3.3.3 織物材料彎曲變形時(shí)對(duì)天線的影響45-47
• 3.4 人體對(duì)天線的影響47-54
• 3.4.1 人體模型的建立47-49
• 3.4.2 人體對(duì)部分天線的影響49-54
• 3.5 小結(jié)54-57
• 第四章 新型可穿戴紐扣式天線設(shè)計(jì)57-83
• 4.1 引言57
• 4.2 SAR的定義57-58
• 4.3 采用織物材料作為天線介質(zhì)的可穿戴紐扣式超寬帶天線58-79
• 4.3.1 天線的結(jié)構(gòu)58-59
• 4.3.2 天線主要參數(shù)對(duì)天線性能的影響59-62
• 4.3.3 天線的輻射性能62-64
• 4.3.4 人體對(duì)于天線的影響64-68
• 4.3.5 紐扣式超寬帶天線對(duì)人體的影響68-69
• 4.3.6 天線地板發(fā)生形變對(duì)天線的影響69-78
• 4.3.7 雨雪天氣對(duì)天線的影響78-79
• 4.4 中空帶孔的可穿戴紐扣式天線79-80
• 4.5 小結(jié)80-83
• 第五章 可穿戴寬帶PIFA天線設(shè)計(jì)83-101
• 5.1 引言83-84
• 5.2 PIFA天線簡(jiǎn)介84-85
• 5.3 用于智能手表的可穿戴寬帶PIFA天線85-99
• 5.3.1 可穿戴PIFA天線的結(jié)構(gòu)85-86
• 5.3.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)天線輻射性能的影響86-89
• 5.3.3 天線的輻射性能89-91
• 5.3.4 人體對(duì)天線的影響91-93
• 5.3.5 天線對(duì)人體的影響93-94
• 5.3.6 邊框?qū)掝lPIFA天線的影響94-99
• 5.4 小結(jié)99-101
• 第六章 Vivaldi天線的雷達(dá)截面控制技術(shù)101-117
• 6.1 引言101
• 6.2 Vivaldi天線原理101-102
• 6.3 Vivaldi天線的雷達(dá)截面控制102-115
• 6.3.1 天線結(jié)構(gòu)與天線設(shè)計(jì)分析103-109
• 6.3.2 天線輻射特性109-112
• 6.3.3 天線的散射特性112-115
• 6.4 小結(jié)115-117
• 第七章 結(jié)束語117-121
• 參考文獻(xiàn)121-131
• 致謝131-133
• 作者簡(jiǎn)介133-134

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