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毫米波通信车载天线的研究设计

作　者: 韩华龙
导　师: 王建
学　校: 电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 介质透镜赋形反射板车载天线
分类号: TN828
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

自德国研制出世界上第一辆高速列车以来,磁悬浮列车先后在日本、英国、中国等国投入商业运营。磁悬浮列车与一般的列车相比,具有速度快、运行成本和能耗低、维修少、有利于环保、安全性高等优点。同时要使这些优点充分发挥出来,提高磁悬浮列车的竞争力,一套可靠而有效的信号通信系统在磁悬浮列车的高速、高效运行中是至关重要的。作为该通信系统的核心部件车载天线和地面基站天线自然担当着极其重要的角色。作为高速机车上的天线,德国在这一领域具有较强的优势,日本已进入较快的发展时期,而我国还基本上属于空白,为加快填补这一空白,毫米波车地通讯天线的研究正待发展。目前,商用电磁计算软件有很多,如CST、HFSS、FKEO等,它们采用了不同的方法,各有优势,发展非常迅速,给天线的工程设计带来了极大的方便。本文利用了HFSS和FEKO两种仿真软件对毫米波通信车载天线进行了分析和设计,并提出了HFSS与FEKO软件相结合来仿真设计天线的方法。喇叭的种类繁多,设计灵活,本文分析了多类馈源,通过比较选择了圆锥喇叭作为车载天线的馈源。然后对多类透镜进行了分析比较,并选择了旋转对称抛物面透镜来对波束进行压窄。本文也给出了多种天线反射板的分析设计方法,通过对比选择了赋形条纹反射板来对波束进行展宽并同时实现圆极化。本文还给出了两种车载天线的实现方案,根据实用性和便捷性最终选取了采用赋形条纹反射板的车载天线方案,并设计出了基本满足系统指标的毫米波通信车载天线。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 引言  8-9
  1.2 介质透镜天线的研究进展  9-10
  1.3 天线反射板的研究进展  10-11
  1.4 本课题研究内容及基本指标  11-14
    1.4.1 基本指标  11-12
    1.4.2 课题介绍  12-14
第二章喇叭天线的分析与设计  14-21
  2.1 开口波导天线的分析与设计  14-15
  2.2 角锥喇叭的分析与设计  15-16
  2.3 圆锥喇叭的分析与设计  16-20
    2.3.1 口径场法  17-19
    2.3.2 HFSS 仿真分析法  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章介质透镜天线的分析与设计  21-31
  3.1 透镜天线的分析  21-24
    3.1.1 透镜天线的工作原理简述  21-22
    3.1.2 基于射线跟踪的口径场法  22-24
  3.2 球面透镜天线的分析与设计  24-26
  3.3 椭球面透镜天线的分析与设计  26-27
  3.4 马鞍面透镜天线的分析与设计  27-28
  3.5 抛物面透镜天线的分析与设计  28-30
  3.6 本章小结  30-31
第四章天线反射板的分析与设计  31-48
  4.1 圆极化反射板的分析与设计  31-37
    4.1.1 天线的极化  31-33
    4.1.2 平面电磁波的极化讨论  33-35
    4.1.3 极化损失系数  35-37
  4.2 圆极化反射板的结构及其工作原理  37-38
  4.3 圆极化反射板的分析方法  38-40
  4.4 赋形条纹反射板的设计  40-41
  4.5 分段赋形反射板的设计  41-42
  4.6 采用分段赋形反射板车载天线的结构及工作原理  42-47
  4.7 本章小结  47-48
第五章毫米波通信车载天线的分析与设计  48-61
  5.1 采用赋形条纹反射板车载天线的分析与设计  48-56
    5.1.1 车载天线一的设计  49-52
    5.1.2 车载天线二的设计  52-56
  5.2 毫米波通信车载天线的实测结果  56-60
    5.2.1 车载天线一的实测结果  57-58
    5.2.2 车载天线二的实测结果  58-60
  5.3 本章小结  60-61
第六章总结与展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-65
攻硕期间取得的研究成果  65-66

毫米波通信车载天线的研究设计

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