中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 李道铁上海交通大学 2014年博士导师: 毛军发共440页

摘要 : 天线是无线通讯和雷达系统中最重要的部件之一，它的性能优劣直接关乎整个系统的通信质量或探测能力。随着现代无线业务的不断增加，无线系统日益变得紧凑化、多频化、宽带化、轻量化和廉价化，天线技术因此越来越成为制约系统性能的最大挑战之一。小... 展开天线是无线通讯和雷达系统中最重要的部件之一，它的性能优劣直接关乎整个系统的通信质量或探测能力。随着现代无线业务的不断增加，无线系统日益变得紧凑化、多频化、宽带化、轻量化和廉价化，天线技术因此越来越成为制约系统性能的最大挑战之一。小型化、多频段、宽频带、高效率、高增益、可重构和自适应等已成为天线技术当前及今后发展的主要方向。分形天线是现代天线技术的重大突破，它具有小型化、多谐振、多模式、自匹配、单元阵列效应、外形美观、适用于设计各类天线等特点，是分形几何与天线技术相结合的产物。分形天线是指主辐射体、地板或反射板的几何形状或材料属性具有分形特征的一类天线。它是一门独特的天线技术而不是某种具有特定结构的天线种类，如微带天线、螺旋天线、抛物面天线等，可用于各类天线的设计，比如线天线、面天线等，具有广阔的应用领域和发展前景。分形天线的高次谐频往往具有新奇辐射特性，可用于性能独特的新颖天线设计，如1.5·λ轴向模和共面全向模分形偶极子天线和小型化、多频段轴向模分形螺旋天线等，又能用于对各类常规天线性能进行改进，比如微带分形天线能实现小型化、多频段工作，分形环天线具有多频、多模式和高增益特性，0.5·λ法向模分形偶极子天线具有更小尺寸，分形介质谐振天线能实现高增益、多频段或宽频段工作，分形（超）宽带单极子天线具有高增益、高效率和带内方向图一致性，分形共形天线具有小型化、新颖辐射模式和对共形表面曲率不敏感等特点，分形阵列天线具有小型化、高增益和低旁瓣等特点。自1991年美国康奈尔大学（Cornell University）的Nathan Cohen博士正式提出“分形天线”这一概念以来，分形天线在全世界天线研究领域中掀起了一股热潮并实现了小规模商业化应用。近二十多年来，分形天线的种类不断丰富，制作工艺愈发先进，应用领域也日益广泛。然而，分形天线的更多特性尚未被认识，严格理论基础尚未建立，设计方法还有待完善，宽带化的挑战尚需突破；诸多新颖特性，比如多辐射模式、高增益、高效率、单元阵列效应和抗毁损性等尚未引起研究者们的注意；谐振频率、小型化、邻频比、辐射特性等与其几何特征的关系尚无确切的数学关系式；分形体的构造方法、最佳分形结构和馈电方式的选择还没有成为分形天线研究的重要内容；多频段叠合而实现宽带工作的尝试尚需努力；分形用于设计高性能共形天线的主题尚未确立。除此之外，分形天线的研究至今仅限于单一分形体的研究，而由两种或多种单分形体结合而成的多（复）分形天线是否具有单分形天线所没有的新特性还没有进行深入探索；非直线弯折分形，如圆弧弯折分形天线领域尚无人涉足。到目前为止，分形天线种类较少、性能单一，再加上谐振带宽较窄的固有缺点，虽历经多年研究但仍未获得广泛的工程应用。因此，有一些天线研究者说“分形天线的漂亮的外形要比其性能更吸引人”。从某种意义上说，这句话真实地反映出了分形天线发展至今尚不如人意的现实状况。本文作者正是力图改变这一局面，在克服分形天线固有缺陷、构造新型分形几何体和探索分形天线新奇特性等方面进行了广泛深入、系统全面的研究，获得了诸多创新性成果，从而进一步推动了分形天线的工程实际应用。本文对分形天线研究的贡献包括理论突破和应用扩展两方面。理论方面，首次详尽、科学地揭示出分形天线的电性能与其几何特征的密切关系，即小型化、邻频比、谐振阻抗等谐振特性与迭代次数、物理尺度比（几何尺度比）、分形尺度比和分形维数四个重要几何参数间的确切数学表达式。工程应用方面，发明了 Guiseppe Peano小型化轴向模圆柱螺旋天线、Koch-like sided bow-tie多频/宽带偶极子天线、KSSG/SKLB/KLSHC多（复）分形单/偶极子天线、CAKC/Guiseppe Peano分形多频多模单/偶极子天线、CABFL分形多频多模环天线、CABFH分形多频多模螺旋天线、Pyriform shaped超宽带偶极子、Sierpinski curve共面全向/轴向模偶极子等天线。这些分形天线基次谐频实现了尺寸缩减，而高次谐频则出现了类似基频或新的有用辐射模式，比如CAKC五频段、三模式单极子天线，基频和第二谐频是全向辐射模式，第三、第四谐频则是轴向高增益辐射模式，第五谐频是偏轴向全向辐射模式；K2 CABFH五频段、三模式、双旋向圆极化分形螺旋天线，基频、第二、第五谐频是右旋圆极化（RHCP）轴向模，第三谐频是左旋圆极化（LHCP）轴向模，第四谐频是右旋圆极化（RHCP）偏轴向模。其中，第五谐频轴向模具有显著的单元阵列效应，即轴向增益相当于一个四单元圆柱螺旋阵列天线。与其他关于分形天线的文献仅专注于理论研究不同的是，本文的设计实例不仅很好地阐述了分形天线理论，而且具有良好的应用价值，比如Sierpinski curve水平全向高增益共轴阵列天线具有较低的轴向高度，CAKC分形单极子法向模用于低增益全向广播、轴向模用于高增益定向通信，K2 CABFH分形螺旋天线可替代多支常规轴向模圆柱螺旋天线。这些小型化、多频段、多模式、高性能分形天线有效地减少了无线通信系统的天线数目、降低了系统成本、减轻了平台负重、降低了多天线间的电磁耦合，用事实证明了它的良好实用价值，因而大大推动了分形天线的工程和商业应用。收起

关键词 : 分形天线技术无线通讯辐射模式

2. 超宽带无线通信天线及调制技术的研究

[学位论文] 孙华明北京邮电大学 2005年博士导师: 周正共124页

摘要 : 超宽带无线电(UltraWidebandUWB)作为一种新兴无线通信技术，具有功耗低、传输速率高、定位精度高、抗多径干扰能力强等特点，因而受到世界各国的普遍关注。本文选题来源于国家863计划和国家自然科学基金资助项目，针对超宽带天线及调制技术的新理论和... 展开超宽带无线电(UltraWidebandUWB)作为一种新兴无线通信技术，具有功耗低、传输速率高、定位精度高、抗多径干扰能力强等特点，因而受到世界各国的普遍关注。本文选题来源于国家863计划和国家自然科学基金资助项目，针对超宽带天线及调制技术的新理论和新方法展开研究与探索，对于促进此项技术的发展与应用具有重要的理论和实际意义。本文在对超宽带无线通信的基本理论进行全面分析研究的基础上，对超宽带无线通信的天线设计与脉冲调制技术展开了深入系统的研究与探索，完成了以下具有创新性的研究成果：提出了一种设计具有特定形状的超宽带偶极天线的方法，通过在天线上开取楔形槽可以使得天线在特定频带的辐射得到抑制。从仿真结果上看，按照这种方法设计的天线具有很大的工作带宽，并且设计灵活，能够满足超宽带系统的要求。对Koch分形天线和Sieripinski分形天线做了具体分析，并且仿真验证了分形天线由于在构造上采用了分形的形式，在各谐振频点天线方向图和阻抗特性都很相似。在这一基础上，研究了具有分形结构的天线阵的辐射特性；同时将Sieripinski分形天线振子组合成线性阵，使得谐振频带得到了有效的展宽。为了降低UWB对现行无线通信系统的影响，提出了一种多用户伪混沌编码跳时调制系统PCTH。通过伪混沌编码可以将周期性的功率谱线对其他无线系统的干扰降低到最小；在多用户环境中，利用伪随机跳时不仅可以实现多址还能够有效减少多用户之间的干扰，降低系统误码率。提出一种基于正交小波的直接扩频调制系统DS-OW，采用一组具有正交性的UWB脉冲波形代表一位数据，通过直接扩频来实现多址。仿真结果表明，由于多址干扰被有效抑制，DS-OWUWB系统的用户容量和误码率性能都得到显著提高。此外，与传统的TH-PPM和DS-BPMUWB多址系统相比，本文的DS-OWUWB多址系统还具有易于同步、抗多径干扰能力强的优势。提出了一种基于小波跳时调制的超宽带系统，采用正交小波的母函数和尺度函数两种短脉冲基本波形，当调制数据为“1”时，基本脉冲为ψ(t)；调制数据为“0”时，基本脉冲为φ(t)。在对不同用户信号使用伪随机跳时的同时，利用小波母函数与尺度函数的正交性可以进一步减少接收端不同用户信号的冲突。此外，本文还对UWB天线的增益、方向性、效率等多方面特性进行了深入的分析研究；详细分析了TH-PPM多用户接入方式的特点，并给出了定量的结果；在文章的最后对论文进行了总结，对超宽带技术今后的研究方向进行了展望。收起

关键词 : 超宽带天线分形天线无线通信调制技术

3. 陷波及小型化柔性超宽带天线的研究

[学位论文] 姜时雨天津大学 2020年硕士导师: 邹强;刘岩共85页

摘要 : 超宽带（Ultra-Wideband,UWB）技术由于其具有传输速率高、功耗低、高精度测距等优点，被广泛地应用于室内定位领域。作为UWB无线通信系统中收发器重要的一部分，UWB天线的研究随着近年来现代通信技术与柔性电子技术的兴起，开始向着小型化与柔性方向... 展开超宽带（Ultra-Wideband,UWB）技术由于其具有传输速率高、功耗低、高精度测距等优点，被广泛地应用于室内定位领域。作为UWB无线通信系统中收发器重要的一部分，UWB天线的研究随着近年来现代通信技术与柔性电子技术的兴起，开始向着小型化与柔性方向发展。与此同时，为了避免UWB系统中潜在的干扰，在UWB天线设计中考虑陷波特性也是有必要的。本论文主要研究了柔性UWB天线的小型化和陷波技术，并在此基础上对如何在紧凑的柔性UWB天线上同时实现小型化设计以及陷波功能做了深入的探究。本论文的主要研究内容如下： 1.研究了基于分形理论的小型化柔性UWB天线设计。基于分形理论，设计了两款类分形柔性UWB天线，分别为类Sierpinski分形和类Minkowski分形。两种类分形天线都是利用分形几何特有的自相似性和空间填充特性减小天线的尺寸，经过多次迭代使阻抗带宽达到超宽频率范围。 2.研究了基于开槽技术的多陷波柔性UWB天线设计。开槽技术的实质是通过改变辐射贴片上电流分布，使电流集中在槽的附近从而产生陷波带。基于开槽技术，设计了一款三陷波柔性UWB天线。通过在天线表面刻蚀两个C型槽和一个U型槽，有效屏蔽了来自WiMAX（3.3-3.7GHz）、WLAN（5.15-5.825GHz）和X波段上行频率（7.9-8.4GHz）的干扰。 3.研究了基于分形理论与陷波技术相结合的分形陷波柔性UWB天线设计。设计了一款基于互补分裂谐振环（CSRR）结构的分形陷波柔性UWB天线。其辐射贴片几何由四次分形迭代推导而来，通过在接地面上对称布置一对CSRR实现了X波段上行频率的陷波功能。由于分形理论与陷波技术的结合，该柔性天线不仅尺寸小，并且可以在满足UWB带宽需求的基础上实现抗干扰。 4.研究了基于丝网印刷与加工制备天线的实测结果分析。首先研究了丝网印刷系统及其工作原理；其次基于丝网印刷和加工两种方式制备并测试了本论文中设计的多款柔性UWB天线；最后通过在不同半径的圆柱体上研究了弯曲效应对柔性天线性能的影响。收起

关键词 : 分形天线超宽带陷波技术谐振环丝网印刷

4. 电子标签天线的研究与设计

[学位论文] 赵万年西北大学 2009年硕士导师: 武岳山共72页

摘要 : 射频识别(RFID)技术作为快速，实时，准确采集与信息处理的高新技术和信息标准化的基础，已被世界公认为21世纪十大重要技术之一。在生产，零售，物流，交通等各个行业有着广阔的应用前景。随着射频识别技术的发展，人们对电子标签天线的小型化... 展开

关键词 : 电子标签 RFID 阅读器分形天线射频识别技术

5. 基于RFID的分形天线设计与研究

[学位论文] 孙岳忠哈尔滨工程大学 2012年硕士导师: 姜宇共60页

摘要 : 随着社会的迅猛发展，信息技术正在不断地改变人们的生活，其中射频识别技术在移动通信领域里已获得了突出的发展。为了适应人们的需要，RFID标签天线对于小型化、宽频带的要求也越来来高。然而，随着天线尺寸的缩小，RFID标签天线的辐射效率也会降。... 展开

关键词 : 射频识别技术分形天线微带天线多频段特性

6. 基于FPC技术的铜浆料改进及其分形天线方面的应用研究

[学位论文] 李彤彤华中科技大学 2014年硕士导师: 曾亦可共57页

摘要 : FPC柔性印刷电路板因其重量轻、体积小和可弯折的优点在电子产品领域应用广泛，本文主要研究了应用于FPC技术的铜导电浆料的工艺改进及其FPC技术在分形天线方面的应用。铜颗粒性能在铜导电浆料中起到重要作用，为了解决铜颗粒易于氧化的问题，提出了铜... 展开

关键词 : 分形天线铜导电浆料表面改性柔性电路板技术

7. 自动化立体仓库RFID天线的研究与设计

[学位论文] 钟志慧江苏大学 2011年硕士导师: 陈祖爵共84页

摘要 : 随着无线通信的迅速发展，射频识别技术(Radio Frequency Identification，简称RFID)得到了广泛应用。在当前世界全球化的背景下，企业间的竞争日趋激烈，效率已是每个企业的生命线。然而，物流中很大的一部分是物料储存，如何降低物流成本已经成为企... 展开随着无线通信的迅速发展，射频识别技术(Radio Frequency Identification，简称RFID)得到了广泛应用。在当前世界全球化的背景下，企业间的竞争日趋激烈，效率已是每个企业的生命线。然而，物流中很大的一部分是物料储存，如何降低物流成本已经成为企业的重要课题之一。在这种情况下，自动化立体仓库就应运而生了。因此，研究用于自动化立体仓库中的新型RFID系统，能够使自动化立体仓库在货物信息的管理、货位使用情况的监控等方面更加高效化、智能化和信息化，具有极其重要的意义。这使得作为RFID系统关键部件的天线设计和研究变得非常重要和迫切。本文首先介绍了RFlD技术的相关知识，包括RFID技术的发展历程、工作原理和分类，自动化立体仓库RFID系统的工作流程，以及RFID天线的国内外研究现状和分类。然后，以自动化立体仓库RFID系统为应用背景，设计了多款标签天线和读写器天线，并进行仿真、优化、实物制作及性能测试等工作。论文的主要工作包括以下几个方面： (1)在标签天线设计方面，首先提出了设计要求，并介绍了标签天线和芯片的阻抗匹配原理，以及匹配网络的电路设计。研究了分别加载弯折线和寄生单元的偶极子标签天线。然后，对印刷倒L天线及双频标签天线进行设计，仿真结果表明天线的回波损耗、输入阻抗、增益等参数性能指标好，满足了自动化立体仓库RFID系统对天线的设计要求。 (2)在读写器天线设计方面，本文设计了一款结构紧凑、性能稳定的读写器天线及阵列天线。首先提出了设计要求。从分形结构入手，研究了Minkowski分形贴片的尺寸缩减特性。然后，在迭代系数为0．25的2阶Minkowski分形天线的基础上，设计了一种新型的Minkowski改进型天线结构，并进行仿真优化。最后，应用微带阵列天线的基本理论，以Minkowski改进型天线为阵元，设计仿真了一款四元分形阵列天线。 (3)针对上述所设计的标签天线和读写器天线分别制作了实物，并对天线谐振特性和增益等进行测试，将测试结果与仿真结果进行分析对比，找出误差因为。最后，将制作出的天线实物应用于自动化立体仓库RFID系统中，对其最大读取距离进行了简单测试。本文设计的小型化RFID分形读写器天线结构紧凑、体积小且性能稳定，设计的标签天线能实现双频工作特性，不仅可应用于自动化立体仓库，同样适用于其他的应用场合，如矿用RFID系统、智能车辆RFID识别系统等。收起

关键词 : 射频识别技术分形天线标签天线读写器天线阵列天线

8. 磁耦合谐振式无线能量传输系统传输特性研究

[学位论文] 任大华郑州大学 2014年硕士导师: 申金媛;刘润杰共55页

摘要 : 近年来，越来越多的电子产品的涌现使得如何充电日益受到关注，太多的充电设备已经成为负担，无线能量传输技术成为研究热点。其中的磁耦合谐振式无线能量传输技术具有优异的传输效率和能较远的传输，是目前国际上主流的研究无线充电设施的技术。关于... 展开

关键词 : 磁耦合谐振式无线能量传输技术线圈结构 Hilbert分形天线传输效率

9. 基于微带线馈电的无源RFID天线的研究

[学位论文] 胡杨北京交通大学 2006年硕士导师: 王均宏共55页

摘要 : 射频识别RFID(Radio Frequency Identification)技术已逐渐发展成为一项跨学科的技术，它将许多不同技术综合到一起，如微波技术、电磁兼容、半导体技术、数据保护和密码学、电信技术、制造技术等等。RFID天线是RFID系统中的关键技术之一，因此成为一... 展开

关键词 : RFID技术 RFID天线微带线微带天线分形天线射频识别回波损耗

10. 天线雷达散射截面预估与减缩

[学位论文] 刘英西安电子科技大学 2004年博士导师: 傅德民;龚书喜共114页

摘要 : 隐身技术在现代电子战中占着重要地位，对于低可见平台来说，对其总雷达散射截面(RCS)贡献较大的却是平台上的天线，因此对天线RCS的考虑日益重要。本论文密切结合“十五”国防科技预研重点项目“天线RCS减缩控制技术研究”和“天线阵列RCS减缩控制技... 展开隐身技术在现代电子战中占着重要地位，对于低可见平台来说，对其总雷达散射截面(RCS)贡献较大的却是平台上的天线，因此对天线RCS的考虑日益重要。本论文密切结合“十五”国防科技预研重点项目“天线RCS减缩控制技术研究”和“天线阵列RCS减缩控制技术研究”，着重分析了天线散射的基本原理和实现天线RCS预估与减缩的方法。所取得的成果可概括为： 1.天线是一种特殊的散射体，它的散射场中有结构模式项散射场和天线模式项散射场，其散射机理比较复杂。为此，论文首先对天线的散射机理进行了深入的研究。提出一套天线散射的基本理论。该理论由散射矩阵出发推导出天线散射的基础理论公式，由此理论我们可以推导出前人给出的一系列的经典公式，由此证明该理论是正确的，而且从该理论进一步推导后可以得到一些用于天线RCS减缩的方法。该理论具有一定的创新性，为天线RCS预估与减缩提供了理论基础。 2.天线散射的分析以往大多采用近似分析，这是因为天线散射场中的结构模式项散射场和天线模式项散射场之间的相位关系难以确定。在论文提出理论的基础上，提出了一个简单的模型，可以分别求出天线的两个散射场分量，从而解决了两种散射分量之间相位关系难以确定的问题，而且对于任意负载状态下的散射场都可以通过简单处理模型计算结果得到。模型计算出的结果与利用其他定义得到的结果进行了比对，证明了模型计算结果的准确性。利用此模型分析了微带天线、喇叭天线与微带天线阵列的散射。 3.加载方法是实现微带天线RCS减缩的常用方法，论文对常用加载方法进行了研究，对可以实现带外RCS减缩的条带加载方法进行修正，以综合考虑天线的辐射特性和散射特性。论文中提出的方法都是针对考虑馈电结构的天线实际结构，不同于以往只是针对贴片的分析。为了研究条带分布规律，利用遗传算法与矩量法相结合，对代表不同实际结构的两个模型上条带的分布进行优化分析与设计，给出了适用不同需要的加载分布方案。 4.分形天线是具有特殊性能的一类天线，在对分形天线进行深入研究基础上，给出将分形天线用于天线RCS减缩中的应用结果。设计、制作和测试了分形微带天线，利用分形天线独特的空间填充能力，在保证天线辐射性能前提下实现天线RCS的减缩；研究了分形天线阵列，分形天线阵列与常规天线阵列相比具有更大的单元间隙，因此减小了单元互耦，提高了阵列的辐射性能，同时也减小了天线阵列的RCS。分形天线在天线RCS减缩中的探索性应用的研究对天线隐身有一定的借鉴作用。 5.论文给出天线阵列散射的基础理论公式，证明天线阵列的散射也可以分为结构模式项散射场和天线模式项散射场两部分。进而推导出由不同负载状态下天线的已知散射场确定任意负载状态下散射场的过程，并给出一个特例进行了验证。天线阵列的馈电网络不仅会影响天线的辐射性能，同时也会影响天线的散射性能。复杂馈电网络中的每一个不连续点都会对天线阵列的散射有一定贡献。论文对馈电网络的散射贡献进行了一定的分析。利用模型分析了考虑馈电网络后阵列的两种散射模式。利用遗传算法对阵列的馈电系数进行设计，使天线的结构模式散射与其最大辐射方向保持一定的夹角，以实现阵列的空域隐身，制作了可以实现空域隐身功能的微带振子阵列。 6.研究了地板大小对天线散射的影响，提出天线散射的分析不能简单地近似地板为无穷大。鉴于地板与馈电网络对天线散射的影响，论文首次分析了口径耦合微带天线的散射。利用口径来改变天线的谐振特性，分析结果表明口径耦合微带天线更适合用于低RCS天线设计。研究了各个参数的变化对天线辐射和散射性能的影响。设计了开槽口径耦合微带天线，可以实现在带外的大幅度RCS减缩。收起

关键词 : 雷达散射截面天线模式项散射条带加载遗传算法分形天线口径耦合微带天线隐身技术