《堆叠双菱天线辐射参数与参数优化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《堆叠双菱天线辐射参数与参数优化（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、堆叠双菱天线辐射参数与参数优化学习知识的直接目的就是把它运用到实际生活中去，改造世界，为人类造福。作为一名 理工科大学生，更应该注重理论与实际相结合，让学到的知识起到相应的作用，也加强个人 解决问题的能力。通信技术包含的范围广，涉及的内容多，很难三言两语将某个体系解释清 楚，但这也不妨碍我们用有限的知识进行一些创造性活动。下面我将用软件仿真的方式给大 家介绍关于堆叠双菱天线参数优化的话题。菱形天线是一种宽频带天线。它由一个水平的菱形悬挂在四根支柱上构成，菱形的一只 锐角接在馈线上，另一只锐角接一与 菱形天线特性阻抗相等的终端电阻。 在指向终端电阻方向的垂直平面内， 具有单向性。菱形天线结构简单
2、，造 价低，是30年代末以来短波远距离 通信中用得最广泛的一种天线，在甚 咼频和超咼频波段也可应用。跨入新 世纪以来，高速大容量无线数据通信 得到了空前的发展，个人用户和家庭 用户数量的激增，各种无线设备智能 化，小型化，随之也带来了许多问题。 普通笔记本电脑、家庭级别的路由器 和其他无线设备因为采用内置天线， 导致无线性能羸弱，而菱形天线带宽 宽，增益高，结构简单，深受广大电子爱好者的喜爱。双菱天线是在菱形天线的基础上改良而成的，堆叠双菱则是在双菱天线的基础上加上导 频器，比普通菱形和双菱天线拥有更高的增益，更好的无线性能。下面我通过使用4nec2x 这款天线仿真软件对中心频率在1200MH
3、z的堆叠双菱天线进行仿真并优化各参数从而获得 最佳天线性能。凸 1,2G 聲懸滴示inp-恥归 Edit_ 一iFile Cell Rows Selection Options|End-1: X coordinate厂 Upd 竺 | 匹1.1 5J ISSyrribob)LUeometrvjSoutE/LciadFec|./Gciu 门 dDthe$CummeMGeometry (Scaling=M已怕$ 厂 U託 wire taperingNrTagSegsX1Y1Z1X2Y2Z2Radius12345678912344202122201000G0Y-GZR100Y-GZ02Y-G0R10
4、Hd00HdYdZdF；10HdYdZdHd2Yd0Fl011100Zc-G0Hd2Yd0R100-2Y-G0Hd2Yd0R100G00-G0.00120-H-FIW/2-FlH/2-HRW/2-FlH/2-HRW/2RH/2aJJ此图显示了每条棱所分段数、起终点位置和线径。 Geometry (F3)Show View Validate Currents Par-field Near-ield 眩gm. PlotTheta : 70Akis : 0.1 mtrPhi: 310天线模型建好后的结构仿真图。Show Far field Near field Compare Open PF Plo
5、tTot-gain dBi15Vertical plane1200 MHz-60,75904575120135-15n-_j1 死堆疊液蓋演示tut一L-Phi= 360巾-180150 嵩-126 dBi 9.9H銅 gRnTh日0天线垂直辐射图。1.2G堆叠歆菱演示mt1200 MHz天线辐射3D图。回Ma?n V5.7.& F2S3 f|File Edit Settings Calculate Window ShowRun Help圜删蜜|8|鼬|画圈念|團喇|R|何|舸1：Filename11 死堆叠液菱濮Voltage| 2005+ jOVFrequency | 1200 Mhz W
6、avelength | 0.25 mtrCurrent | 0.05-j 2.60 AImpedance14 + j749Parallel form4.e4 H j 749S.W.R. 50807Efficiencv|亍丽龙Radiat-eff.|joo龙RDFdB|9.48Series comp.0.177pFParallel comp.0.177pFInput powerwo-WStructure loss0WNetwork loss0WRadiat-power100WEnvironmentI FREE SPACEComment|K.Out loading-time=0.07stop rf
7、so- r360counttTstep555329startTheta |订如 Phi 厂亍Segs/patchesPattern lines /Eval steps天线模型参数，其中阻抗12欧姆，驻波比807,完全没有使用价值。接下来对天线参数进行优化。我们选择基于简单遗传算法（GA）的优化方式。| Optimizer arid Evaluator (F12JEvolveGAMin.Max.VariablesSelectedEH0.4L=0.03F22.5GO-F=45L0.0150.3Ld=0.03Ld0.0150.3G=2.3e-3R5.e-42.e-3R=1.e-3H0.0150.3H
8、=0.03Hd0.0150.3Hd=0.03RW0.10.4RW=0.2RH0-10.4RH=0.2ILOptionSettingsFunctionWeighting factors FOM in 览: SWR Gain F/B F/R ioo- ioooo-iiSurf-wave at distance =Theta9090Phi360180Resolution 伍ded-Theto-0d-Phi00R-in X-in Rad.oToo- o-(1Km|Tot-gain |I- Freq-sweep Frequency|12OO |Update NEC-fileExitShow Log IP
9、lot resultCalculated results:DefaultChros to re-useasCrossover Prob.Mutation Prob.Halt if 50-Mutation Oper. | Uniform三|Max-generation | 30Population size | 30Crossover per. | Blend-XAlphaSelection per. |RuuI-血eelI- Exponential ranking Exponentiality% same两 Seed with curr-dataSave best file for last
10、generationsVariable Values:rr nr rr点击start按钮之后，计算机开始进行运算，运算时间取决于所选变量的数量、变量的 设定范围和计算机性能。几十分钟后，该模型最佳参数已经算出来。从上图列表中可以看出，经过优化后的天线性能得到了极大的提升，在驻波比SWRv1.4为有效值的前提下天线增益最大达到17.29dBi。综合各项参数，最终取 SWR=1.253,Gain=15.78，组数据，该组数据所对应的天线结构为下图中标号为16-30数据。Run:130L |F | LU | R0.1849 65.033 0.1341LdHdRW14-300.1849 65.033
11、0.134115-300.1849 65.033 0.134116-300.1849 65.033 0.134117-160.1843 65.634 0.186910-190.1843 65.951 0.186319-19rd：i84、I?0-190.1843 65.951 0.1863?1-250.1843 65.350 0.18710.1843 65.350 0.1871?3-250.1843 65.350 0.1871?4-250.1843 65.350 0.18711.2e-41.2e-41.2e-41.2e-4H0.0389 0.0310 0.4313 0.50000.03890.0
12、3890.03890.0410.03960.03960.03540.03540.03540.0354RH0.0310 0.4313 0.500S0.0310 0.4313 0.500S0.0310 0.4313 0.500S0.2234 0.392 0.50320.2372 0.3905 0.50200.2372 0.3905 0.50200.1237 0.3904 0.50170.1237 0.3904 0.50170.1237 0.3904 0.50170.1237 0.3904 0.5017该天线3D辐射图:FPS TrisJbcF110354V j 厂厂7 厂1T三1厢lii_SL3 :E_j=xt-Ji JrdBi17.816.515.113.612.110.48.646.74.562.190.53.E102Fhjc | Col jAxisf 0.2 rntrTh 出 Phi|86 307zoomAxisGroundSurfacesI StructureT ru已zLJI dent | Rem|QualityMulti-colo T ot-gain PPI7P ARRL style图中可以看出，天线辐射旁瓣分量少，主瓣垂直方向上较扁平，方向性好。按照此结构制造出的天线，性能优于市面上出售的14dB的平板天线。
