每仿个点。至此即可开始仿真，暂不设置方向图选项。图电压驻波比变化曲线天线的仿真结果如图所示，从电压驻波比上可以看到，天线在低频段严重阻抗失配，在整个的范围内可以说完全没有达到目标要求，有待进步改进。根据经验，辐射片的面积和形状接地板的高度开槽等对低频段的阻抗匹配有较好改善，所以下章将重点在这三个方面对天线进行优化。种半圆片共面波导超宽带天线设计天线形状如图所示，天线选用厚的聚四氟乙烯介质板，介电常数，损耗正切。辐射片与接地面的厚度为的覆铜层，印刷在底板的同面。辐射片是从圆形中切出的部分弓形，采用共面波导同轴线馈电。弓形辐射片的半径为，微带线为，地板高，与微带线间隙为。同轴线线芯半径为，中间介质半径，介电常数为外导体半径为，同轴线细节如图所示，经过计算阻抗为欧姆。整体大小为，空气盒子为，边界条件设为。图天线正面图图天线侧面图示图同轴线细节图设置仿真的频率为，添加扫频，仿真的结果，每仿个点。其余设置同上。图天线的电压驻波比变化曲线图天线模型的天线的仿真结果如图和所示，根据其电压驻波比的变化曲线和史密斯圆图，可以看出这款单极子天线的阻抗匹配还不错，但却尚未达到的结果，所以还有待改进。下章将对此天线进行辐射板和接地板间隙的优化，由于渐变的形状有利于拓展带宽，所以将重点使辐射板和地板拥有更宽的渐变范围。本章小结本章首先介绍了有限元法的原理，将求解域分解成许多小的有限元域，对各个元域求解，然后再推导整个域的解，这是种用简单代替复杂的方法。紧接着介绍了基于有限元法的电磁分析软件这是分析天线的大利器。然后阐述了单极子天线的设计方法圆柱体近似法，采用三个经验公式即可粗略算出辐射片的面积，接下来就可以采用面积等效法进行变换。介绍完超宽带天线的设计方法后就利用这种方法设计了两款超宽带印刷单极子，虽然参数都没有达到要求，但是经过分析都找到了改进的方向。第四章超宽带天线的仿真对比及优化引言前章设计了两款超宽带印刷单极子天线，款微带线馈电，款是共面波导同轴线馈电，并对其进行了仿真，从仿真结果来看，这两款天线都没有达到要求，前者在低频段严重失配，后者亦没有达到所要的驻波比小于的目标。在本章中，我们将在软件中对这两款天线进行实验研究及性能分析，考察天线的各参数对阻抗匹配的影响，并通过改进是天线性能得到优化。对比需要有针对性，出于建模时间复杂度仿真次数和仿真时间的考虑，参数的对比主要集中在辐射振子形状大小，馈线的渐变结构，地板的高度和渐变结构上。对于介质片的厚度介电常数及大小将不予对比出于这个考虑，从开始建模就选定了常用厚度和，常用的易于制作的材料以及符合小型化的尺寸本章节是整个课题的核心所在，也是整个超宽带单极子天线设计的重点工作，前章的简单仿真分析已经指明了优化的方向，这章会更详细地通过仿真数据改进问题所在。微带线馈电天线的仿真对比与优化基于计算机内存考虑，在控制变量分析的时候，次只改变个参数进行仿真，多参数的契合分析将有针对性地进行。地板高度对天线的影响图地板高度对天线性能的影响对比图地板高度对天线性能的影响对比在分析软件中，设置地板的高度为变量，设置变量的范围为间隔为，其他不变。使用软件中的中的进行仿真。结果如图所示，从驻波比变化曲线的对比图可以看出，天线在低频段的匹配情况跟地板的高度有较大的关系，高度越高匹配越差，通过对比，选择的高度的地板。图为查看和的驻波比曲线。图时天线驻波比变化曲线从图可以看出，当接地板高度为时，天线获得较好的匹配，驻波比在范围内小于。由于接地板高度的对比是在辐射片不变的情况下进行的，所以只能初步认定，高的接地板效果相对较优，在更改辐射片之后，可以结合辐射片进步对比选择最优尺寸。辐射片形状和面积对天线的影响经过上面的实验对比，在接地板高度改为后将对辐射片的形状进行变化，以进步降低附件的驻波比。改变接地板高度后，天线模型变为如图所示。图改进接地板后的天线从图来看，结合前面的驻波比曲线，我有理由认为当接地板高度与天线辐射片底端边沿齐平时，天线获得较好的匹配。综合参考论文和自己的仿真经验，我觉得这是个合情推理，有待下文验证。姑且人为以上的推理是正确的，那么在改变辐射片的时候就要重点关注这个问题了，接下来对辐射片进行优化。通过更加辐射片半径，切割的弓形大小发现，在不大规模改变其形状的基础上，无法对天线的阻抗匹配产生影响。然后大规模改变的话，些地方会产生严重失配，这也从侧面说明开始的经验公式计算出来的辐射片面积和面积等效法是经得住考验的。下面选取原始辐射片形状和三种更改后的形状对比，如图所示。图天线辐射片形状对电压驻波比的影响对比图所示，由于在中标注不变更改，故对此图说明下。红色的实线是原始辐射片经过位置稍微变化而来，形状不变，在的范围内，驻波比小于。其余的虚线是三种形状变形仿真出来的，虽然达到了内驻波比小于的要求，但明显没有原始辐射片的性能良好。根据以上分析，加上基于接地板与辐射片关系的考虑，确定不对辐射片形状加以变化，保持原始形状。接地板开槽和渐变结构对天线的影响根据前人的经验，开槽出来制造陷波特性外，控制槽的长度宽度还能改善阻抗匹配，本小节主要针对接地板的上端进行开槽实验和设置渐变结构，尝试拓宽带宽。底板开槽开槽位置如图所示，底板中部开出宽的槽，槽的长度对驻波比曲线优化不大，这里只选较优的，槽的高度设为变量，分别设置四个参数，下面来分析仿真结果。图接地板开槽位置图示图时天线驻波比曲线图时天线驻波比变化曲线从图和图的驻波比曲线可以看出，当槽的深度为的时候，天线的在整个工作带宽内驻波比有很大的改善，在内都达到了要研究院，期刊文章序号主要责任者文献题名刊名，年，卷期起止页码何龄修读顾城南明史中国史研究金显贺，王昌长，王忠东，等种用于在线检测局部放电的数字滤波技术清华大学学报自然科学版论文集中的析出文献序号析出文献主要责任者析出文献题名原文献主要责任者任选原文献题名出版地出版者，出版年析出文献起止页码钟文发非线性规划在可燃毒物配置中的应用赵玮运筹学的理论和应用中国运筹学会第五届大会论文集西安西安电子科技大学出版社，报纸文章序号主要责任者文献题名报纸名，出版日期版次谢希德创造学习的新思路人民日报，国际国家标准序号标准编号，标准名称，汉语拼音正词法基本规则专利序号专利所有者专利题名专利国别专利号，出版日期姜锡洲种温热外敷药制备方案中国专利，电子文献序号主要责任者电子文献题名电子文献和载体类型标识电子文献的出处或可获得地址，发表或更新日期引用日期任选王明亮关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展各种未定义类型的文献序号主要责任者文献题名出版地出版者，出版年。编辑完后需将全文绿色说明文字删除，格式不变求。故选择作为优化参数。在以上的基础上，可以仿真得更精细些了，设置仿真范围为，每隔仿真点，结果如图所示。图开槽优化后天线驻波比变化图可以看出，该天线经过优化后虽然带宽展宽了，但是在附近的阻抗匹配情况又变差了。不过这点变化所带来的效应是值得的。为了进步优化天线，本节再尝试着对接地板进行处理，在其左上角和右上角形成渐变结构，看能否优化低频段的性能。将接地板进行斜角处理，通过实验，发现切角处理对该天线低频段的驻波比影响不大，更甚者会破坏原有的阻抗匹配，差别太大，几乎没有规律可循。经过大量的仿真实验，发现切角值为时，低频段的驻波比有较好的改善，达到了要求，故将其定为优化后的参数，最终优化后的天线如图。图最终优化的天线对最终的天线进行仿真，每仿真个点，为了便于看清楚每个频点的位置和所对应的值，这里将离散曲线和连续曲线列出。结果如和图。图最终优化天线驻波比离散曲线图图最终优化天线驻波比连续曲线图通过改进，从图中可以看出，天线在的范围内，达到了目标要求。并且在的范围内，达到了通信中的应用要求。优化后天线方向图分析图图给出的面和面方向图图面方向图图面方向图图面方向图图面方向图图面方向图图面方向图在面，天线成字形，类似于偶极子天线的辐射形式，前都有较好的致性，不过在处产生了变化。在面，天线具有比较好的全向性，可收发各个方向的信号，且在不同的频点变化不大。因此该天线能满足通信的需求。同轴线馈电天线的仿真对比与优化该超宽带单极子天线在开始的原始参数中就有较好的性能，仿真对比和优化过程简单明显，且本小节的优化过程类似于节微带线馈电天线的优化，所以不做多余的赘述，仅将过程和结果简要描述。天线的变化过程如图所示图原始天线图降低接地板高度后的天线图增大辐射片半径后的天线图改变缝隙之后的天线图接地板倒角后的天线将原始天线的接地板高度由降为变成天线，将天线的辐射片半径由变为从而成为天线，将天线的缝隙宽度扩大到变为天线。最终的天线是在天线的基础上对两接地板进行倒角处理，倒角半径为。天线的驻波比变化曲线如图所示。图天线的驻波比曲线红色实线为天线的变化曲线，从天线到天线，每个变化都使阻抗匹配得到优化，天线将作为共面波导同轴线馈电超宽带单极子天线的最终模型。下面，对天线做更细致的仿真分析，分析其方向图特性。图天线驻波比离散曲线图天线驻波比连续曲线图和图是天线的驻波比曲线，在的范围内，达到了目标要求。下面列出该天线在的面及面方向图，如图图所示图天线面方向图图天线面方向图图天线面方向图图天线面方向图图天线面方向图图天线面方向图从上面天线的三个频点可以看出，该超宽带天线符合平面单极子的方向特性，面近似成字，的面有些畸变，面方向图具有良好的双向性。总的来说，该天线在规定的工作频带拥有合适的辐射方向特性。本章小结本章作为全论文的中心，将第三章的两款天线优化设计了遍，其中微带线馈电的优化过程较详细，分为接地板高度辐射片形状开槽及渐变三个变量三个方面逐优化，优化的结果较为满意。因为有前面做铺垫，对于类似的优化方法，共面波导馈