【摘要】：脈沖定位技術通過直接發(fā)射窄脈沖信號來進行無線定位,是最近的研究熱點。該技術在短距離通信系統(tǒng)和雷達中應用廣泛,比如在室內(nèi)通信系統(tǒng)中可高速率傳輸信號,在雷達應用中可以顯著提高雷達分辨率。脈沖是一種非時諧電磁波,因此在時域研究脈沖的傳播、輻射和散射問題更有效,所以又把脈沖天線命名為時域天線。脈沖系統(tǒng)的頻帶寬度在吉赫級,沖激脈沖寬度在納秒甚至是皮秒級,這對于天線提出了較高的要求。時域天線作為脈沖定位系統(tǒng)中的關鍵部件,是無線通信系統(tǒng)的樞紐,其性能直接關系到脈沖信號的傳輸效果。用于發(fā)射脈沖的時域天線形式多樣,有立體結構的單錐天線或雙錐天線,平面結構的蝴蝶結天線等。為了信號處理精準度更高,定位效果更好,從天線角度看,展寬天線的帶寬,減小脈沖失真成為了研究的主線。因此,本文著重研究了用于定位的時域天線,分別從時域和頻域的角度進行分析論證。主要內(nèi)容如下:首先對脈沖定位系統(tǒng)的幾個關鍵技術一一加以分析,主要有定位原理、脈沖信號波形、時域脈沖產(chǎn)生器等幾個部分。接下來介紹了研究時域天線的基礎理論,給出了分析方法。衡量時域天線性能的參數(shù)指標要結合其在定位方面應用需求來考慮,不僅要分析方向性、增益、阻抗帶寬,同時要結合波形保真等時域特性。其次,仿真研究了幾款超寬帶天線在頻域和時域的特性,篩選出可以作為脈沖定位系統(tǒng)的天線,進而提出了一款指數(shù)漸變槽天線,也稱為維瓦爾第(Vivaldi)天線。本設計和傳統(tǒng)的維瓦爾第天線不同,采用全金屬材料,通過線切割技術精加工,同時饋電處不需要焊接,直接通過SMA射頻轉(zhuǎn)接頭饋電。該天線結構簡單、物理強度高、制作成本低。結果表明天線在寬頻范圍內(nèi)實現(xiàn)駐波比VSWR2,方向性較好。從時域角度分析,該天線具有良好的波形保真性,可用作脈沖定位系統(tǒng)天線。之后,對該天線單元進行了優(yōu)化,比較不同曲率和結構尺寸對天線阻抗帶寬和時域特性的影響。然后將全金屬維瓦爾第天線組成直線陣列天線,為了展寬天線帶寬,提升低頻特性,又提出了采用不均勻直線陣列的方式,結果表明這種形式的陣列天線在低頻表現(xiàn)良好,有效地改善了帶寬和時域特性。在微波暗室對天線單元進行測試,實物測試結果與仿真結果基本一致,證實了其良好的輻射性能。同時搭建時域特性測試系統(tǒng),采用一種高斯脈沖信號用作維瓦爾第天線的激勵,在接收端觀察接收脈沖波形,對天線的波形保真性能進行分析,并分析其測距精度。最后,在基本不均勻陣列天線的基礎上,本文設計了一種十字交叉結構的天線陣。該天線陣結構緊湊,具有雙極化,覆蓋范圍廣,可以很好地滿足脈沖定位系統(tǒng)的需求。
【圖文】：

（a）常規(guī)無線通信信號（b）脈沖無線通信信號圖1.1 通信信號對比時域天線是脈沖定位系統(tǒng)的核心組件，可以說超寬帶特征是時域天線都共有的特性，而某些超寬帶天線由于各式各樣的原因并不能用作時域天線，這是因為時域天線對天線的輻射波形保真度要求較高，，輻射相位中心相對一致。Gibson 與 1979 年提出的 Vivaldi 天線帶寬很寬、定向性好、剖面低、易加工[11]，本研究工作在傳統(tǒng) Vivaldi天線基礎上做了改進，提出全金屬形式的 Vivaldi 天線作為時域天線的基本單元。同時對單元進行組陣，分析不同陣列形式的時頻域特性。時域天線的研究不僅會在脈沖定位系統(tǒng)中起到重要作用，同時也為陣列雷達提供更多選擇。1.2 國內(nèi)外研究歷史和現(xiàn)狀1.2.1脈沖定位技術近年來

西安電子科技大學碩士學位論文10圖2.1 高斯脈沖時域波形2）雙高斯脈沖信號雙高斯脈沖信號的時域表達式為1 21 01 2s (t ) exp( ( t t) ) 2 22 0 1 21 2exp( (t t) ), 0 （2-17）該脈沖信號通過恰當調(diào)整 α1和 α2的值，可以改變其頻譜分布，上限頻率取決于α1，下限頻率由 α2控制。此脈沖僅包含三個時間瓣，辨識度很高，這一獨特的優(yōu)勢在雷達探測中應用很多，它根據(jù)雷達接收的回波波形獲得目標信息。分別取 α1=4 和α1=2，α2=1，時延 t0=4ns 時，得出雙高斯脈沖的時域波形，如圖 2.2。圖2.2 雙高斯脈沖時域波形3）高斯微分脈沖信號基本高斯脈沖信號見式（2-13）
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN78

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張德文;;曲折臂天線[J];電子對抗技術;1989年01期

2 馬靜嫻;;天線:我們的電子眼和耳[J];火控雷達技術;1989年02期

3 黃景熙;范治波;;錐削開槽天線的計算[J];武漢大學學報(自然科學版);1989年01期

4 王美焰;李暢;胡峰;;一種輕量化天線單元結構設計[J];機械與電子;2018年01期

5 張沛軍;李雪帆;;天線單元間互耦對功率再分配的影響及相關問題[J];廣播與電視技術;2007年06期

6 張延濤;;一種基于蝴蝶結型的天線單元的設計與實現(xiàn)[J];電子質(zhì)量;2013年02期

7 蔣占軍;趙新勝;尤肖虎;;一種分布式無線移動通信系統(tǒng)中遠端天線單元動態(tài)選擇模型[J];電子與信息學報;2007年02期

8 王朋;;某大型振動試驗工裝研究[J];電子機械工程;2016年05期

9 趙新勝;尤肖虎;朱定乾;;分布式無線移動通信系統(tǒng)中遠端天線單元動態(tài)選擇方法研究[J];電子與信息學報;2006年12期

10 楊建良,張鈞,宋學誠;組合城墻式微帶天線單元輸入阻抗分析[J];湘潭大學自然科學學報;1993年04期

相關會議論文 前10條

1 陶曉瑛;楊建明;鐘劍鋒;;一種新型米波槽線天線單元的結構優(yōu)化設計[A];土木工程新材料、新技術及其工程應用交流會論文集（上冊）[C];2019年

2 張高領;劉淑芳;馮瑾;史小衛(wèi);;一種新型的緊耦合交織螺旋天線[A];2017年全國微波毫米波會議論文集（中冊）[C];2017年

3 孫保平;付納新;;某型雷達天線單元組件的檢驗方法[A];2008年電子機械與微波結構工藝學術會議論文集[C];2008年

4 羅宇;;高次壓縮模式天線的研究[A];2019年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2019年

5 劉會來;王秉中;徐軍;;一種新型的電可調(diào)陣列反射天線單元的研究[A];2005'全國微波毫米波會議論文集（第三冊）[C];2006年

6 崔倫;黎鋮;周俊娜;郭景麗;;一種用于5G手機的雙頻8端口MIMO天線[A];2018年全國微波毫米波會議論文集(下冊)[C];2018年

7 周江f;沈英達;;一種U形Adcock測向天線[A];2017年全國天線年會論文集（下冊）[C];2017年

8 王燦;葛悅禾;孫竹;;一種寬帶TD-LTE印制振子天線單元設計[A];2013年全國微波毫米波會議論文集[C];2013年

9 王春華;李建輝;吳文平;王曉輝;張捷;劉超;;全網(wǎng)通高精度組合天線[A];衛(wèi)星導航定位與北斗系統(tǒng)應用2018——深化北斗應用 促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展[C];2018年

10 王劍;費冬亮;張偉;梁廣;賀連星;;一種高增益高可靠性的星載數(shù)傳天線[A];2017年全國天線年會論文集（上冊）[C];2017年

相關重要報紙文章 前1條

1 中國信息通信研究院 劉罡 吳翔;5G關鍵技術——Massive MIMO測試方案[N];人民郵電;2017年

相關博士學位論文 前10條

1 王婧雪;毫米波基片集成互補源天線及陣列的研究[D];北京交通大學;2019年

2 胡鵬飛;濾波天線融合設計技術研究[D];華南理工大學;2019年

3 金魁;新型第四代移動通信天線研究[D];南京航空航天大學;2017年

4 楊耀輝;無線通信終端天線多頻及小型化技術研究[D];電子科技大學;2019年

5 李超;北斗/GPS導航接收及抗干擾天線研究[D];西安電子科技大學;2019年

6 唐朝陽;寬頻帶多模天線及其陣列技術研究[D];西安電子科技大學;2019年

7 習磊;高性能MIMO天線及陣列技術研究[D];西安電子科技大學;2019年

8 楊明;小型化多頻段寬帶4G/5G手機天線和基站天線的研究與設計[D];安徽大學;2019年

9 李杜;衛(wèi)星導航系統(tǒng)高精度天線及其多徑抑制技術研究[D];國防科技大學;2017年

10 李海雄;多天線通信系統(tǒng)中天線關鍵技術研究[D];西北工業(yè)大學;2018年

相關碩士學位論文 前10條

1 陳晗;基于超表面的高性能圓形陣列OAM天線及其應用研究[D];華中科技大學;2019年

2 黃文儲;移動終端內(nèi)置小型化多頻段天線研究[D];福州大學;2018年

3 夏藝萍;用于移動終端的倒F天線及其小型化[D];西安電子科技大學;2019年

4 鄭國慶;移動終端5G天線的研究與設計[D];南京信息工程大學;2019年

5 魏文嬌;基于共面結構和功能材料的4G天線研究與設計[D];中國計量大學;2018年

6 沈凌志;加載金屬邊框手機天線研究[D];杭州電子科技大學;2019年

7 鄧永云;MIMO天線的設計與研究[D];杭州電子科技大學;2019年

8 彭祝凡;移動寬帶通信振子天線[D];杭州電子科技大學;2019年

9 李煜;手機終端MIMO天線研究[D];杭州電子科技大學;2019年

10 陳周峗;應用于5G移動通信系統(tǒng)中的濾波天線研究[D];杭州電子科技大學;2019年

本文編號：2593724