本文關(guān)鍵詞：一種海面上的可穿戴分形天線設(shè)計(jì)

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【摘要】：在海上搜救中,快速確定落水人員位置是救援的關(guān)鍵。天線是海上無線搜救裝置中最重要的設(shè)備。傳統(tǒng)的海上搜救系統(tǒng)主要有搜救雷達(dá)應(yīng)答器系統(tǒng)和應(yīng)急無線電示位標(biāo)系統(tǒng),一般體積較大,不便于落水人員使用。因此,研究一種可直接穿戴在落水人員身上的天線,對(duì)海上落水人員的搜救具有重要意義。首先,論文從大氣波導(dǎo)、鹽霧環(huán)境和海水等因素出發(fā)，，研究了其對(duì)天線性能的影響。電磁波在大氣波導(dǎo)中存在超視距傳播,垂直極化的天線更利于電磁波的超視距傳播；鹽霧環(huán)境主要影響天線的匹配,通過計(jì)算鹽霧的相對(duì)介電常數(shù)和波阻抗,可知通常的鹽霧環(huán)境對(duì)天線性能影響不大。天線靠近或部分浸入海面時(shí),天線與海水間存在感應(yīng)電容,會(huì)改變天線的工作特性。其次,基于上述對(duì)天線工作環(huán)境的分析,設(shè)計(jì)了一個(gè)工作在142MHz的V形振子天線。天線采用二次分形形式,選擇合適的V形夾角θ和接地面尺寸以實(shí)現(xiàn)天線在其工作環(huán)境中較好的匹配和輻射性能。采用銅箔制作一個(gè)V形天線樣品,實(shí)測結(jié)果表明天線在142MHz附近有良好的匹配特性和水平全向輻射性能�？紤]到天線實(shí)際工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生形變,分別對(duì)天線的單次彎折、多次彎折和傾斜對(duì)天線性能的影響進(jìn)行了分析,仿真結(jié)果表明其對(duì)天線性能影響較小。最后,通過引入開口結(jié)構(gòu)對(duì)上述V形振子天線進(jìn)行進(jìn)一步的小型化設(shè)計(jì)。引入開口結(jié)構(gòu)可以增加所設(shè)計(jì)天線的電長度,從而明顯減小天線尺寸；同時(shí),通過調(diào)節(jié)天線饋電點(diǎn)位置并微調(diào)天線結(jié)構(gòu)可以改善由引入開口結(jié)構(gòu)帶來的天線失配問題。改進(jìn)后的天線與之前所設(shè)計(jì)V形振子天線相比,尺寸從583mm×386.4mm(0.276λ×0.183λ)減小到320mm×224mm (0.151λ×0.106λ),且在其工作環(huán)境中依然保持良好的工作特性。天線樣品的實(shí)測結(jié)果表明其在工作頻率處具有良好的回波損耗,在水面環(huán)境中具有良好的水平全向輻射特性,適用于海上落水人員的搜救。
【關(guān)鍵詞】：V形天線 振子天線 分形天線 大氣波導(dǎo) 鹽霧環(huán)境 開口結(jié)構(gòu) 小型化天線
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN823
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 研究背景及意義13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢13-19
• 1.2.1 已有的海上搜救系統(tǒng)13-17
• 1.2.2 可穿戴天線17-19
• 1.3 研究內(nèi)容和研究方法19-20
• 1.3.1 研究內(nèi)容19
• 1.3.2 研究方法19-20
• 1.4 論文的結(jié)構(gòu)組成20-23
• 第2章 海面環(huán)境對(duì)天線性能的影響23-33
• 2.1 大氣波導(dǎo)環(huán)境對(duì)天線性能的影響23-25
• 2.1.1 大氣波導(dǎo)簡介23-24
• 2.1.2 大氣波導(dǎo)對(duì)天線性能的影響24-25
• 2.2 鹽霧環(huán)境對(duì)天線性能的影響25-29
• 2.2.1 鹽霧環(huán)境波阻抗的計(jì)算25-28
• 2.2.2 鹽霧環(huán)境對(duì)天線性能的影響28-29
• 2.3 海水本身對(duì)天線性能的影響29-31
• 2.4 小結(jié)31-33
• 第3章 V形二次分形振子天線的設(shè)計(jì)33-51
• 3.1 振子天線與分形天線33-35
• 3.1.1 振子天線簡介33
• 3.1.2 分形天線簡介33-35
• 3.2 V形二次分形振子天線的設(shè)計(jì)35-41
• 3.2.1 天線外形的設(shè)計(jì)和分形階數(shù)的選擇35-37
• 3.2.2 夾角的選擇37-38
• 3.2.3 天線接地面對(duì)整體尺寸的影響38-41
• 3.3 海面環(huán)境對(duì)天線性能的影響41-43
• 3.3.1 鹽霧環(huán)境對(duì)天線性能的影響41-42
• 3.3.2 海水本身對(duì)天線性能的影響42-43
• 3.4 天線的加工和實(shí)測43-46
• 3.5 形變對(duì)天線性能的影響46-50
• 3.5.2 單次彎折46-47
• 3.5.3 多次彎折47-48
• 3.5.4 傾斜48-50
• 3.6 小結(jié)50-51
• 第4章 引入開口結(jié)構(gòu)的天線小型化設(shè)計(jì)51-63
• 4.1 引入開口結(jié)構(gòu)的小型化原理51-53
• 4.2 天線阻抗匹配方法53-55
• 4.3 海面環(huán)境對(duì)天線性能的影響55-57
• 4.3.1 鹽霧環(huán)境對(duì)天線性能的影響55-56
• 4.3.2 海水本身對(duì)天線性能的影響56-57
• 4.4 天線的加工和測試57-59
• 4.5 天線水上實(shí)驗(yàn)59-62
• 4.6 小結(jié)62-63
• 第5章 總結(jié)與展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69-71
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果71

本文編號(hào)：606618