本文關(guān)鍵詞：球形偶極子天線的終端匹配和頻帶擴展

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【摘要】：信號源內(nèi)置式球形偶極子天線是一種小型寬頻帶有源發(fā)射天線,其直徑僅100mm,且內(nèi)置信號源無需外接饋線,廣泛應用于機箱機柜屏蔽效能測試、場地衰減測量等方面。本文結(jié)合實驗室早期的研究成果,改進了現(xiàn)有基頻30MHz的球形偶極子天線,提高其輻射能力；并研制了基頻5MHz和基頻100MHz的球形偶極子天線,擴展了應用頻帶。本文先查找相關(guān)資料,了解國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品的研究進展,尤其國外研究水平和研究方法,為本文設計提供指導。主要研究方法是從提高天線輻射效率出發(fā),理論計算了現(xiàn)有天線的輻射效率,為設計提供理論基礎。然后從兩方面著手提高天線輸出功率,一方面對梳形信號發(fā)生器的工作機理進一步分析,包括對無源電子器件、晶體管及晶體管放大電路的分析及改進,最終通過更換性能更好的晶體管提高高頻功率增益,調(diào)整工作電流降低無用信號大小,設計偏置電路減小直流電路與高頻信號耦合,電容濾波抑制無用能量,設計EMC性能更好的四層PCB取代原有的雙層PCB等方法,提高了梳形信號發(fā)生器的輸出。另一方面對球形偶極子天線的電參數(shù)進行了分析,在暗室中測試了其輻射方向圖。用雙同軸線測S參數(shù)方法測量了其輸入阻抗,并通過與HFSS仿真結(jié)果對比分析得到其精度遠高于傳統(tǒng)的物理巴倫法,測試結(jié)果可以作為天線終端匹配設計依據(jù)。根據(jù)天線輸入阻抗特性,采用實頻數(shù)據(jù)法和遺傳算法相結(jié)合設計了三種不同基頻天線的終端匹配網(wǎng)絡,減少信號在傳輸過程中的反射損耗。3m遠電場強度測試結(jié)果表明,研制的基頻30MHz球形偶極子天線100MHz～1GHz頻段內(nèi)大部分頻點尤其高頻段700MHz～1GHz場強超過70dBuV/m,比原有天線提高了5dB以上；基頻5MHz球形偶極子天線30MHz～100MHz頻段內(nèi)電場強度達到50dBuV/m;基頻100MHz球形偶極子天線1GHz～1.8GHz電場強度超過70dBuV/m,1.8GHz-3GHz超過60dBuV/m。本文還分析了機箱機柜屏蔽效能測試中影響球形偶極子天線輸出動態(tài)范圍的因素,研制出的三種不同基頻的球形偶極子天線在不同的測試條件下可滿足不同等級的機箱機柜屏蔽效能測試要求。
【關(guān)鍵詞】：球形偶極子天線 梳形信號發(fā)生器 終端匹配 頻帶擴展 機箱機柜屏蔽效能
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN821.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 國外研究成果10-11
• 1.2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀11-17
• 1.2.2.1 信號源內(nèi)置式球形偶極子天線的主要應用12-15
• 1.2.2.2 現(xiàn)有球形偶極子天線性能分析15-17
• 1.3 論文研究內(nèi)容及意義17
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)17-18
• 第2章 球形偶極子天線工作原理及輻射效率計算18-24
• 2.1 原理概述18-22
• 2.1.1 梳形信號發(fā)生器18-21
• 2.1.2 輻射天線21-22
• 2.2 天線輻射效率計算22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第3章 梳形信號發(fā)生器的電路改進24-40
• 3.1 電路元器件分析及改進24-32
• 3.1.1 二端口網(wǎng)絡參數(shù)24-26
• 3.1.1.1 Z參數(shù)24-25
• 3.1.1.2 S參數(shù)25-26
• 3.1.2 硅雙極型晶體管26-31
• 3.1.2.1 晶體管基本模型及頻率特性26-29
• 3.1.2.2 晶體管選擇29-31
• 3.1.3 無源器件選取31-32
• 3.1.3.1 電阻31-32
• 3.1.3.2 電容32
• 3.2 放大電路分析及改進32-34
• 3.2.1 放大器主要技術(shù)指標32-33
• 3.2.2 放大電路改進33-34
• 3.3 “壓控”開關(guān)設計34
• 3.4 PCB優(yōu)化設計34-37
• 3.4.1 一般性設計要求34-36
• 3.4.2 PCB熱設計36-37
• 3.5 電路改進后天線測試結(jié)果及分析37-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第4章 球形偶極子天線基本模型及輸入阻抗測試40-47
• 4.1 概述40
• 4.2 球形偶極子天線輸入阻抗測試40-46
• 4.2.1 同軸線測S參數(shù)法測天線輸入阻抗42-44
• 4.2.1.1 原理42-43
• 4.2.1.2 測試布置43-44
• 4.2.2 測試結(jié)果及分析44-46
• 4.3 本章小結(jié)46-47
• 第5章 天線終端匹配設計47-59
• 5.1 概述47-48
• 5.2 終端匹配設計常用方法48-53
• 5.2.1 直接優(yōu)化法48-49
• 5.2.2 實頻數(shù)據(jù)法49-51
• 5.2.3 遺傳算法51-53
• 5.3 基頻30MHz及基頻100MHz球形偶極子天線的終端匹配設計53-57
• 5.3.1 實頻數(shù)據(jù)法實際應用53-54
• 5.3.2 傳輸線變壓器54-55
• 5.3.3 遺傳算法優(yōu)化參數(shù)55-56
• 5.3.4 計算結(jié)果與分析56-57
• 5.4 基頻5MHz球形偶極子天線的終端匹配設計57-59
• 5.4.1 電小天線簡介57-58
• 5.4.2 匹配網(wǎng)絡設計58-59
• 第6章 研制的球形偶極子天線性能測試與分析59-65
• 6.1 輻射方向圖59-61
• 6.2 天線發(fā)射測試61-64
• 6.3 本章小結(jié)64-65
• 第7章 總結(jié)與建議65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-68

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本文編號：686987