李攀[1]2013年在《交叉场天线（CFA）研究》文中研究表明交叉场天线（CFA）是一种很有发展前景的小型天线，和常规的中波天线相比，CFA有高度低、占地面积小、效率高、覆盖面积大、感应场小、低电压馈电、安装期维护方便，成本低，安全性好，受到雷击的几率小以及有利于航空安全等一系列优点。被认为是传统的大尺寸中波天线理想的替代者。本文通过对天线结构及原理的研究，确定了天线仿真模型，设计了匹配电路，深入分析了CFA天线的电性能，对以后天线的小型化和此类天线的开发具有很大帮助。
邓聪[2]2004年在《CFA—交叉场天线分析》文中认为本文对一种广受关注和争议的中波天线—CFA及其所谓的“交叉场”辐射原理进行了介绍,综合比较了关于CFA的正反两方面意见,并针对CFA进行了仿真分析。 分析了传统的振子型天线近区的辐射效率,坡印廷矢量的合成及交叉场理论存在的问题。通过迭加原理说明了CFA两个辐射单元各自的近区的电磁场分布同交叉场形成的关系,指出了交叉场的形成旨在改善CFA的近场从而提高CFA的增益。 详细阐述了利用FDTD对CFA分析的过程,提出了利用近场对消的思路对CFA的E盘和D盘馈电关系进行分析。得到了CFA近场特性,远场特性及阻抗特性,并利用HFSS8.0加以验证,得到CFA并非是其发明者所声称的优良天线的结论。 最后指出该课题的后续努力方向,通过更精确的模型使得对CFA的分析尽量严谨,对CFA的评价更有说服力。
许昭[3]2010年在《小型化及多频带天线设计》文中进行了进一步梳理随着移动通信系统业务的不断增加，通信设备不断向小型化发展，对天线体积、集成化及工作频段的要求也越来越高。天线的小型化和多频段设计是本论文的主要研究内容。论文首先回顾了天线小型化的发展背景和最新进展，然后介绍了天线的基本理论和分析方法，包括经典的理论分析方法和主要的数值分析方法。最后，针对目前天线研究设计的热点和趋势，提出了两个小型化多频带天线。第一种天线是交叉场天线CFA，该天线具有尺寸小，占地面积小，传输效率高，频带宽，有利于在中波波段实现高速的数字传输等优点。通过协同仿真解决了3D电磁仿真与电路仿真的衔接问题，实现了26MHz~33MHz内可调，尺寸只有天线波长2.6%的小型化天线的设计。第二种天线是小型化双频贴片天线，介绍了微带天线的基本原理、小型化与多频带技术，并提出了一种可以实现频率比任意可调的双频贴片天线。通过一阶和二阶十字切缝来实现天线的小型化设计。
郭瑞[4]2006年在《极小尺寸宽带电小天线的研究》文中研究说明由于高频地波舰载超视距雷达对天线有小型化、适装性等各方面的特殊要求,我们对新型电小天线—交叉场天线CFA(Crossed Field Antenna)进行研究。由于发明人Kabbary没有给出关于CFA令人信服的理论解释,所以对于CFA原理的研究还处在探索阶段。为了很好的认识和理解CFA的工作原理,本文首先比较了传统振子型天线与新型CFA天线的辐射和工作原理,并且指出了CFA理论存在的争议。深刻理解了CFA的工作原理之后,本文选择了全球最大的3D时域高频电磁仿真软件CST MWS( Computer Simulation Technology MicroWave Studio?)对CFA进行仿真和计算。为了验证软件的可用性和仿真精度,分别引入了模拟电荷法和矩量法。模拟电荷法(CSM-Charge Simulation Method)是研究静电场的一种数值方法,本文比较了模拟电荷法和CST MWS对CFA的D、E两盘在不同尺寸下的电容的计算结果;矩量法是经典的研究高频电磁学问题的数值方法,同时利用矩量法计算了CFA的E盘的输入阻抗和传统二元电小偶极子阵的阻抗矩阵,将其结果与CST MWS的仿真结果比较。从而验证软件的可用性和仿真精度。最后,对CFA的性能进行仿真、讨论和分析。在CST MWS中以天线的辐射效率(包括端口吸收效率)最大为准则,确定CFA的最佳尺寸。针对最终模型,首先仿真得到其阻抗矩阵、近区电磁场分布曲线和远区方向图;然后以阻抗矩阵为基础,推导公式、编写程序计算不同激励条件下的端口输入阻抗及其他相关参数。
李燕莉[5]2003年在《交叉场天线的场分析》文中研究指明交叉场天线（Crossed-Field-Antennas）是一种新型的中波天线，它是由单独产生的辐射E场和H场直接合成坡印廷矢量并向外辐射能量的。CFA是一种非谐振天线，与传统的铁塔天线相比，具有尺寸小，占地面积小，传输效率高。而且CFA比铁塔天线有更大的地波辐射，感应场小，电磁兼容友好。因此，CFA提供了中波广播天线小型化的新思路，不仅安装方便，而且广播质量好。本文主要分析CFA的场，及场与尺寸之间的关系。本文利用模拟电荷法及麦克斯韦方程对CFA的场进行仿真和计算，获得CFA的电场，磁场，及合成的坡印廷矢量的分布。考虑到天线尺寸对产生的场有影响，所以我们总结其规律，对设计实际天线提供参考。本文使用变尺度法对模拟电荷法进行了优化，并对选取的模拟电荷进行分析，提出经验化的选法。本文程序采用C++与Matlab语言混合编制，结合两者的优点，既简化了程序又保持了C语言速度快的特点，成为CFA场研究的有力工具。经过大量的计算及理论分析，计算结果与已知结论一致，实现预期目的，证明了所编制的程序的正确性。
赵勇[6]2008年在《高频阻抗及复反射系数测试仪的研制》文中研究说明天线是无线通信系统的一个重要组成部分。在军事通信领域,电小天线应用十分广泛。例如超视距雷达接收天线阵阵元使用的就是交叉场天线(CFA)。在天线的诸多电参数当中,输入阻抗和反射系数是很重要的两个。要正确设计、选择和使用天线,我们就要准确测量这些参数。目前使用的Agilent4396B矢量网络分析仪可用来测量HF单端口网络的复反射系数,可作为宽带可调HF电小天线的阻抗测量系统,但需要在测试参考面处对其进行系统误差校准,而且该仪器的造价十分昂贵。根据舰载超视距雷达对宽带可调CFA电小天线的要求及矢量网络分析仪单端口网络复反射系数的测试原理,本文设计并研制了一套宽带可调HF电小天线的阻抗及复反射系数测量系统。该系统主要由复反射系数检测电路和DSP信号处理单元组成,将以往由计算机完成的信号采集、变换、计算、结果显示都交给DSP系统来完成,有利于测试系统的小型化和集成化。当改变系统的工作频率时,复反射系数检测系统对天线的反射系数进行测试,由DSP芯片进行信号处理,并将计算结果在LCD屏上显示出来。同时,为使该系统更为准确和完善,本文分析了系统的误差来源,根据网络分析仪误差校准原理,提出其误差校准模型,构建了本测试系统误差校准机构。并针对该系统的实际情况给出了具体的校正方法和具体的校正步骤。最后,通过实际测试,本文记录了大量测试数据,并与理论计算数据进行比较,证明了经过误差校准后的测试系统具有较高的测量精度,可实现宽带可调HF电小天线的参数性能的快速实时测量。
金春花[7]2009年在《相参激励下二端口网络阻抗测试仪的研制》文中研究指明CFA(Crossed-Field-Antennas)突破了传统的天线理论和结构,它由两个电压激励构成,并且是以直接场合成理论为基础的,属于非谐振天线。它的尺寸只有波长的1/200到1/30,是一类电小天线,在舰载超视距雷达中应用。而这类天线可以等效成相参激励下二端口网络来进行输入阻抗的测量。目前测量相参激励下二端口网络输入阻抗常用的方法是,先用二端口网络分析仪测量网络的散射矩阵S,再将散射矩阵S转化为阻抗矩阵Z,最后求出不同相参激励下各端口的输入阻抗。由于该方法是一种间接的测量方法,不能直观地给出天线研究中所需要的数据,因此,我们参考二端口网络分析仪的原理,应用测量S参数的测试方法,搭建了一套测量相参激励下二端口网络输入阻抗的独立测试系统,以实现对CFA输入阻抗的直接测量。整个测试系统中,数字信号处理部分对系统精度的提高至关重要,因此本系统数字信号处理部分采用数字信号处理器来完成反射系数及输入阻抗的运算,提高了测量精度,同时达到了提高系统数据处理效率和实时性的效果。最后,根据系统的测试方案给出了具体的误差模型及误差的校准方法、校准步骤,使得测量结果更为准确可靠。并通过实际测量数据与理论数据逐一进行对比,验证了本系统的测量准确性和可靠性。
张狂[8]2007年在《双鞭强耦合相参激励电小天线的研究》文中指出电小天线的理论是由Wheeler、Chu以及Harrington等人建立的。他们指出随着天线尺寸的减小(相对于工作波长),天线的Q值将迅速增加,带宽以及效率将迅速下降。为此他们给出了电小天线的基本限制。CFA、EH等天线是一类特殊的电小天线,它们是由相参激励下强耦合的多个辐射体所构成的电小天线,大量资料表明此类天线不受上述电小天线理论的限制。为此我们把受Wheeler、Chu以及Harrington电小天线理论限制的电小天线,称为“传统”电小天线,将该理论称为“传统”电小天线理论;同时将CFA、EH等强耦合相参激励下的电小天线称为“非传统”电小天线。相对于“传统”电小天线,CFA天线有整体尺寸小、辐射性能优良等优点,但其径向尺寸大,结构也较复杂。为了克服这些缺点,本文建立了双鞭强耦合相参激励电小天线模型,用矩量法对其进行了分析计算,并在此基础上用实频法为其设计了宽带匹配网络,分析了加宽带匹配网络后天线端口VSWR和功率传输增益。首先,本文介绍了“传统”电小天线理论,并用“传统”电小天线理论对单鞭天线的效率进行了分析,得出了传统电小天线在效率和尺寸上不能兼顾的结论。之后本文介绍了CFA天线,并将它与λ/4天线进行了比较。其次,本文建立了双鞭强耦合相参激励电小天线模型,并按照模型长度L的不同,将模型分为L=1m、L=1.5m、L=3m、L=5m四个,分别用理论公式和矩量法程序对特定尺寸的模型进行了求解,并将理论公式的结果同矩量法结果进行了比较,从而验证了矩量法程序的正确性,之后分别用矩量法计算了这四个模型的阻抗特性,分析了互阻抗随两辐射体径向间距、纵向间距的变化,并进一步将其等效为二端口网络,计算了不加匹配网络时的Q值、不加匹配网络时的端口VSWR、加无耗窄带匹配网络时的效率、加Q值为100窄带匹配网络时的效率、加Q值为400窄带匹配网络时的效率,并将计算结果与等高度、等直径的单鞭天线进行了对比并得出结论:双鞭强耦合相参激励电小天线的模型在以上各个参数上均要优于等高度、等直径的单鞭天线。最后,介绍了实频法的基本原理和基本步骤,应用实频法计算了双鞭强耦合相参激励电小天线模型对应的宽带匹配网络,并将加宽带匹配网络前后的功率传输增益和端口VSWR进行了对比,为我们所设计的双鞭强耦合相参激励电小天线模型的应用提供了有力的参考。
车慧萍[9]2007年在《相参激励下二端口网络输入阻抗的测试方法》文中认为“宽带电小天线”是天线领域中的一个尚未解决的难题。CFA、EH等天线是一类特殊的电小天线,它们是由相参激励下强耦合的两个辐射体所构成的小天线。用强耦合相参激励的两辐射体加宽带匹配网络来实现宽带高频电小天线的方案或许是一种有效的方法。但在该类天线的研究中需要一台相参激励下二端口网络输入阻抗的测试设备,至今国内外无该类设备出售。目前相参激励下二端口网络输入阻抗常用的测量方法是,先用二端口网络分析仪测量网络的散射矩阵S,再将散射矩阵S转化阻抗矩阵Z,而后求出不同相参激励下各端口的输入阻抗。由于该方法是一种间接的测量方法,不能直观地给出天线研究中所需要的数据,因此我们设计了相参激励下二端口网络输入阻抗的直接的测试系统。本文中所提出的相参激励下二端口网络输入阻抗的测试方法属于一个探索性的测试方案。为了保证我们所设计的测试系统的可行性和有效性,首先设计了单端口网络输入阻抗的测试系统,详细分析了测试系统的组成部分,接着在单端口网络输入阻抗测试系统的基础上,设计出相参激励下二端口网络输入阻抗的测试系统,对所用到的相参可控信号源进行了分析。同时,为使输入阻抗测试系统更为准确和完善,本文分析了测试系统的误差来源。根据网络分析仪误差校准原理,提出其误差校准模型,构建了本测试系统的误差校准机构和具体的校正方法,并针对实际情况分别给出了单端口网络测试系统的校准步骤和二端口网络测试系统的校准步骤。最后,本文给出了大量的实际测试数据,并将其与理论计算值进行比较。比较结果表明,单端口网络测试系统的准确性高,而相参激励下二端口网络测试系统存在着一定的测量误差;接着分析了产生测量误差的原因,指出了二端口网络测试系统改进的地方。
李庆亮[10]2008年在《声表面波射频辨识标签与系统研究》文中提出基于声表面波(SAW)技术的射频标签具有纯无源、阅读距离远、环境适应性强等特点,正在逐步受到大家的关注。本文对基于声表面波的射频标签系统和阅读器进行了理论研究,着重在提高标签识别率、多标签辨识和提高检测精度等方面。并在此基础上设计制作了一套完整的SAW标签系统。主要研究内容如下:首先,介绍了SAW标签系统的远场工作条件,分析了阅读器天线和声表面波标签天线的链路模型。并对SAW标签设计相关的SAW技术进行了论述。其次,讨论了SAW标签的各种编码方法及其特点;分析了反射栅多次反射的影响;讨论了SAW标签材料的选择。第叁,在射频识别系统空间传播技术和信号检测原理分析的基础上,对SAW标签阅读器系统设计做了理论分析。阐述了时域采样和频域采样时的不同检测原理和系统组成及各自工作特点,据此确定本文采用时域采样的阅读器设计方案。着重分析了时域采样下的检测理论方法,包括振幅检测、相位检测和相位估计方法。指出在大信噪比时,采用振幅检测能够获得更高的检测概率;而在小信噪比时,相位检测则能够更好地利用有用信息。同时,针对振幅检测和相位检测在不同信噪比下的各自检测特点,采用基于检测距离的单标签融合检测方法来提高阅读识别率。第四,由于SAW标签是纯无源标签,不具有任何数据处理能力,因此多目标识别是SAW标签系统的一个难点。本文分析并指出了各种防冲突方法的优点和存在的不足。在此基础上,采用基于Walsh域的匹配门限滤波方法来对多目标进行辨识。并采用滤波门限的方法保证了运算速度。第五,反射脉冲的峰值和位置是标签解码的两个主要参数。本文采用基于最小均方误差的权重数据融合方法来估计标签的脉冲响应的幅度和位置信息。第六,设计了一套完整的SAW射频识别系统,包括SAW标签和阅读器。SAW标签是按照本文提出的多目标辨识方法筛选并制作。阅读器包括射频发射机、接收机、高速数据采集、数据信号处理等部分,实现了对标签信息的幅度检测和相位检测。并提出了提高阅读器射频通道隔离度的改进措施,在系统工作频段上,将阅读器查询信号的隔离度提高到60dB。最后试验测试了SAW标签辨识系统,其阅读距离达到4.5米以上,验证了基于检测距离来提高单标签识别率的融合方法,并测试了多目标标签的识别能力。本文的主要创新点:1.提出了基于检测距离的融合检测方法来提高单标签阅读识别率。2.提出了基于Walsh域的多目标辨识方法。并进一步提出采用滤波门限的方法保证了运算速度。3.提出基于匹配追踪-小波包原子分解估计的最小均方误差权重数据融合方法来估计标签脉冲响应的幅度和位置信息。4.成功地设计了一套完整的SAW射频识别系统,包括SAW标签和阅读器。并通过试验验证了本文提出的研究方法的正确性和可行性。
参考文献：
[1]. 交叉场天线（CFA）研究[D]. 李攀. 西安电子科技大学. 2013
[2]. CFA—交叉场天线分析[D]. 邓聪. 国防科学技术大学. 2004
[3]. 小型化及多频带天线设计[D]. 许昭. 西安电子科技大学. 2010
[4]. 极小尺寸宽带电小天线的研究[D]. 郭瑞. 哈尔滨工业大学. 2006
[5]. 交叉场天线的场分析[D]. 李燕莉. 天津大学. 2003
[6]. 高频阻抗及复反射系数测试仪的研制[D]. 赵勇. 哈尔滨工业大学. 2008
[7]. 相参激励下二端口网络阻抗测试仪的研制[D]. 金春花. 哈尔滨工业大学. 2009
[8]. 双鞭强耦合相参激励电小天线的研究[D]. 张狂. 哈尔滨工业大学. 2007
[9]. 相参激励下二端口网络输入阻抗的测试方法[D]. 车慧萍. 哈尔滨工业大学. 2007
[10]. 声表面波射频辨识标签与系统研究[D]. 李庆亮. 上海交通大学. 2008
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