穿墙雷达超宽带天线单元设计与仿真

论文总字数：20036字

目 录

一、绪论..................................................1

1.1研究背景...........................................................1

1.2研究目的与意义.....................................................1

1.3国内外研究现状.....................................................1

1.4主要研究内容.......................................................2

二、HFSS仿真软件..........................................2

2.1HFSS软件介绍.......................................................2

2.2HFSS天线设计流程...................................................2

三、穿墙雷达超宽带天线基本原理.............................4

3.1穿墙雷达超宽带天线分类.............................................4

3.2穿墙雷达超宽带天线性能参数.........................................4

3.2.1方向图.......................................................4

3.2.2方向性系数...................................................4

3.2.3增益.........................................................5

3.2.4输入阻抗.....................................................5

3.2.5天线的极化...................................................5

3.3 Smith圆图..........................................................5

3.4 巴伦结构...........................................................6

3.4.1简介..........................................................6

3.4.2原理..........................................................6

四、穿墙雷达超宽带天线单元的设计与仿真....................7

4.1穿墙雷达超宽带平面螺旋天线基本原理....................................7

4.2 穿墙雷达超宽带平面螺旋天线设计........................................8

4.3仿真建模..............................................................8

4.3.1建立基板......................................................8

4.3.2建立地板......................................................9

4.3.3建立辐射螺旋..................................................9

4.3.4建立馈线.....................................................10

4.3.5建立空气盒子.................................................12

4.3.6设置边界条件.................................................12

4.4设置求解分析.......................................................13

4.5检查设计与分析.....................................................14

4.6仿真结果...........................................................15

4.6.1回波损耗S11..................................................15

4.6.2电压驻波比VSWR...............................................16

4.6.3 Smith圆图....................................................17

4.6.4三维增益方向图...............................................17

4.6.5二维增益方向图...............................................18

4.7天线参数对天线性能的影响...........................................19

4.7.1螺旋臂圈数对天线性能的影响...................................20

4.7.2螺旋半径对天线性能的影响.....................................21

4.7.3馈线宽度对天线性能的影响.....................................21

五、结论..............................................,...................22

参考文献.................................................23

致谢.....................................................24

穿墙雷达超宽带天线设计与仿真

张玲玲

China

Abstract: With the continuous development of society, the progress of science and technology, applications of radio frequency bands are also being expanded, this is the reason for the generation of ultra wide band electromagnetic. In the ultra wide band, Study on the time domain characteristics indicates that as an indispensable part of the ultra wideband, radio system time domain electromagnetic wave is a very important resource for human beings. The study of ultra wideband antennas becomes quite significant. Ultra wideband antennas can be used in many fields, such as GPRS, satellite communications, radar, etc.. Ultra wideband antenna is used in wireless devices, because of its small size, high exchange rate of its own characteristics as its great advantage. This paper designs a ultra wideband antenna applied to through-wall radar, center frequency is 1.5GHz, fractional bandwidth ratio is greater than one frequency doubling.

Keyword: UWB; HFSS; through -wall Radar; antenna simulation

一、绪论

1.1研究背景

在上世纪四十年代的时候，超宽带技术出现了。当时超宽带是以脉冲无线通信的形式出现的。从超宽带技术第一次出现，到二十世纪九十年代这五十年的时间里，超宽带技术主要应用在雷达等军事技术设备中。近年来，随着科学研究技术和生产技术的不断提高和进步，民用领域中也开始出现超宽带技术的身影。

分数带宽比超过25%或者绝对带宽大于0.5GHz的系统属于超宽带系统，超宽带系统抗干扰性强，传输速率高，最高可超过100Mbps，并且工作带宽宽，而且还有发送功率小和定位精度高等许多优点［1］。

1.2研究目的与意义

利用超宽带微波雷达技术在穿墙雷达成像技术中的应用，使电磁波能够实现对墙体等不透明透明介质的穿透，完成目标区域的全景显示。通过使用穿墙雷达，可以提高认知能力的调查，在很大程度上打击恐怖主义，为生命提供保障。穿墙雷达近几年的主要发展趋势是向小型化、便携式、低能耗、易使用等发面发展。天线、收发机、数据采集和处理以及显示和控制平台等几个部分组成了一个超宽带系统。目前世界上不同类型的通信技术同时存在，并且在一段时间内，通信网络系统也将会以不同的形式长时间共同存在，而且这些不同形式的通信网络的工作频带是各不相同的。天线是曲线通信系统的重要组成部分，超宽带脉冲无线传输技术是一种新型的无线传输技术，超宽带技术能够满足现代社会对语音、视频等多媒体通信的传输的超高要求。超宽带成像技术就是为了达到上面所说的高质量传输目的的超宽带技术在这方面的重要应用[2]。

1.3国内外研究现状

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