行波天线与八木天线设计分析

"这篇硕士论文主要探讨了八木天线的设计、仿真与测试，作者是常媛媛，指导教师为周克生，专业是通信与信息系统。论文关注于基于GSM-R干扰检测定向的八木天线，设计要求在特定频段内具有高方向性、窄主瓣和低副瓣电平，以及宽阻抗带宽和低驻波比。论文中还涉及了行波天线的观点在八木天线分析中的应用，并使用了FEKO和HFSS软件进行仿真设计。此外，论文还包括了天线特性参数的测量方法和新型八木天线设计的介绍，探讨了其在未来通信和雷达系统中的潜在应用。关键词包括八木天线、HFSS、FEKO、方向系数、方向图、半功率角和驻波比。" 八木天线是一种常见的定向天线，尤其适用于短距离通信和无线网络。行波天线的观点是分析八木天线的一种方法，它认为天线可以看作是行波传输线，电流分布可以用行波来表示，没有反射波。行波天线的特征是主瓣指向相位滞后方向，电长度越长，主瓣越尖锐，向天线轴向聚集，副瓣增多。在设计八木天线时，需要考虑其工作频率、方向性、阻抗匹配和带宽等因素。 论文中提到了GSM-R频段的下行885MHz至889MHz和上行930MHz至934MHz，这些是设计目标频段，要求八木天线在这个范围内具有高方向性系数（主瓣半功率角小于40度）和低副瓣电平（低于-9dB），同时阻抗带宽要覆盖885到934MHz，驻波比需小于1.5，以确保高效能量传输。此外，天线还需满足便携式移动检测的要求。 在设计过程中，论文采用了多种方法，包括感应电动势法、行波天线观点、矩量法与优化算法结合，以及现代仿真软件（如FEKO和HFSS）。这些工具用于分析和设计天线部分以及平衡-不平衡转换结构。通过软件仿真，获取了天线在垂直和水平极化方向上的方向图、相关特性参数、输入阻抗、驻波比和带宽等关键指标，验证了软件的准确性和有效性。 在测量部分，论文详细描述了天线校准、方向图测量和驻波比测量的步骤，包括可能的测量误差分析，为实际操作提供了指南。最后，论文介绍了新型的八木天线设计，这种设计有利于与微带单片微波集成电路结合，有望在毫米波成像技术中发挥重要作用，为未来的设计和优化提供了新的思路。 总结来说，这篇硕士论文全面涵盖了八木天线的设计原理、仿真技术、实际测量方法，并对新型设计进行了展望，为八木天线在通信和雷达系统中的应用提供了深入的研究。