本文關(guān)鍵詞：無線能量收集陣列天線的設(shè)計(jì)與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,低功耗無線傳感網(wǎng)成為了研究熱點(diǎn)。如何利用無線能量收集技術(shù)取代傳統(tǒng)供電方式為低功耗設(shè)備供電也越來越受到關(guān)注。本文利用對踵Vivaldi天線,設(shè)計(jì)并制作了一款寬頻帶、高增益、高定向性的無線能量收集陣列天線。該天線工作頻段覆蓋2.17-4.49GHz,天線增益達(dá)到10dB,適用于工作在2.4-2.485GHz頻段WLAN/WiFi等低輸入功率下的無線能量收集設(shè)備。該陣列天線采用兩個(gè)相同的對踵Vivaldi天線單元作為主接收單元,用3dB Wilkinson功分器作為合路對兩個(gè)對踵Vivaldi天線單元進(jìn)行組陣,并在天線周圍加上銅質(zhì)金屬板用來提高天線增益,最后連接能量轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)完整的無線能量收集功能。論文結(jié)構(gòu)安排如下:第一章緒論部分,對能量收集天線及其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析,介紹論文的背景與意義;對設(shè)計(jì)中用到的全波三維仿真軟件HFSS進(jìn)行了簡單介紹,并給出了設(shè)計(jì)流程。為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。第二章對踵Vivaldi單元天線的設(shè)計(jì),在介紹天線輻射接收理論的基礎(chǔ)上,討論了對踵Vivaldi天線的基本理論和基本設(shè)計(jì)方法;接著利用HFSS電磁仿真軟件設(shè)計(jì)了寬頻帶對踵Vivaldi天線,并對其中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了仿真優(yōu)化,最終得到了滿足要求的對踵Vivaldi單元天線,并給出了相應(yīng)的反射系數(shù)S11、三維增益方向圖、阻抗輸入、電流分布等特性。第三章對踵Vivaldi陣列天線的設(shè)計(jì)與研究,首先介紹了直線陣列天線原理,接著設(shè)計(jì)一款兩個(gè)對踵Vivaldi天線單元進(jìn)行組陣所需的3dB Wilkinson功分器。然后在已經(jīng)組陣的基礎(chǔ)上,在對踵Vivaldi陣列天線周圍加上銅質(zhì)金屬板以提高其增益和方向性,詳細(xì)研究了銅質(zhì)金屬板結(jié)構(gòu)參數(shù)對陣列天線增益的影響,設(shè)計(jì)得到了經(jīng)優(yōu)化后的對踵Vivaldi陣列天線。第四章實(shí)物制作與測試分析,在前面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行實(shí)物制作與天線性能的測量,并利用設(shè)計(jì)的天線進(jìn)行實(shí)際WLAN/WiFi無線路由器的能量采集,實(shí)測結(jié)果表明,本文所設(shè)計(jì)的加上銅質(zhì)金屬板的2元對踵Vivaldi陣列天線性能夠滿足無線能量收集的需要,為將無線路由器的無線能量利用起來提供了可能。第五章全文總結(jié)與展望。
【關(guān)鍵詞】：高增益 對踵Vivaldi天線 陣列 寬帶 能量收集
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN820
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 本文研究背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 Ansoft HFSS 13仿真軟件簡介與設(shè)計(jì)流程概述13-15
• 1.3.1 HFSS簡介13-14
• 1.3.2 HFSS軟件天線設(shè)計(jì)流程14-15
• 1.4 本文主要工作以及內(nèi)容安排15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 第二章 對踵Vivaldi天線單元的設(shè)計(jì)17-37
• 2.1 天線輻射與接收理論17-24
• 2.1.1 天線概述17-18
• 2.1.2 天線輻射基本理論18-20
• 2.1.3 天線接收電參數(shù)20-22
• 2.1.4 天線接收基本理論22-24
• 2.2 對踵Vivaldi天線基本理論24-28
• 2.2.1 Vivaldi天線理論24-25
• 2.2.2 Vivaldi天線種類25-28
• 2.3 對踵Vivaldi天線單元設(shè)計(jì)與分析28-36
• 2.3.1 對踵Vivaldi天線設(shè)計(jì)28-30
• 2.3.2 對踵Vivaldi天線單元性能參數(shù)30-32
• 2.3.3 天線單元結(jié)構(gòu)參數(shù)掃描分析32-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 對踵Vivaldi陣列天線的設(shè)計(jì)與研究37-53
• 3.1 直線陣列天線37-38
• 3.2 3dB Wilkinson功分器的設(shè)計(jì)與分析38-42
• 3.2.1 Wilkinson功分器原理與參數(shù)設(shè)計(jì)38-40
• 3.2.2 3dB Wilkinson功分器仿真分析40-42
• 3.3 H面2元對踵Vivaldi陣列天線的設(shè)計(jì)與分析42-47
• 3.3.1 陣列天線結(jié)構(gòu)42-43
• 3.3.2 H面2元對踵Vivaldi陣列天線仿真結(jié)果分析43-44
• 3.3.3 陣列天線結(jié)構(gòu)參數(shù)掃描分析44-47
• 3.4 加上銅質(zhì)金屬板的對踵Vivaldi陣列天線的設(shè)計(jì)與分析47-51
• 3.4.1 銅質(zhì)金屬板的設(shè)計(jì)48
• 3.4.2 加上銅質(zhì)金屬板的對踵Vivaldi陣列天線仿真分析48-49
• 3.4.3 加上銅質(zhì)金屬板的對踵Vivaldi陣列天線結(jié)構(gòu)參數(shù)掃描分析49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 第四章 實(shí)物制作與測試分析53-63
• 4.1 實(shí)物制作53-55
• 4.2 實(shí)物測試結(jié)果與分析55-61
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果55-60
• 4.2.2 實(shí)物測試結(jié)果分析60-61
• 4.3 能量收集系統(tǒng)測試61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第五章 總結(jié)與展望63-64
• 5.1 總結(jié)63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 致謝66-67

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