本科毕设开题报告_一种基于带状线馈电Vivaldi天线的低剖面设计

本科毕设开题报告_一种基于带状线馈电Vivaldi天线的低剖面设计本文简介：毕业设计任务书设计（论文）题目一种基于带状线馈电Vivaldi天线的低剖面设计学院名称计算机与信息学院专业（班级）电子信息科学与技术11-2班姓名（学号）卢保军（20112850）指导教师桑磊系（教研室）负责人齐美彬—5—一、毕业设计（论文）的主要内容及要求（任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养

本科毕设开题报告_一种基于带状线馈电Vivaldi天线的低剖面设计本文内容：

毕业设计任务书

设计（论文）题目

一种基于带状线馈电Vivaldi天线的低剖面设计

学院名称

计算机与信息学院

专

业

（班

级）

电子信息科学与技术11-2班

姓

名

（学

号）

卢保军（20112850）

指

导

教

师

桑磊

系（教研室）负责人

齐

美

彬

—5—

一、毕业设计（论文）的主要内容及要求（任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养的能力）

1.

背景

天线在通信、广播、导航、雷达、遥测遥控等各种无线电系统中发挥着举足轻重的作用。早期的无线电技术主要应用于远洋通信，因而天线的重要作用也主要体现在长波波段。二战中，雷达技术的使用对天线而言，起了有力地推进作用。期间，天线的理论也逐步成熟起来。之后的30年内，针对各式各样的天线要求，研究者们陆续提出了许多新型天线。总之，经过100多年的发展，天线已不再单单是接收、发射电磁波的单一装置，而是逐步成为了与信号处理系统紧密结合的一部分。

1974年美国雷声公司(Raytheon

Company)的L.R.

Lewi在APS(Antenna

and

Propagation

Symposium)年会上发表题为A

Broadband

Strip

line

Array

Element

的文章提出了一种微带线馈电波导开槽天线，这种具有朝开口方向端射特性的天线结构被视为开槽天线的起源。Vivaldi天线，最为经典的渐变缝隙天线，最早是由英国Philips研究实验室的P.J.

Gibson于1979年提出的一种具有非周期结构连续逐渐变化的超宽带行波天线。指数型状渐变的槽线结构使得它有着超宽带、高增益、低副瓣、低交叉极化、设计频段内具有相同的波束宽度以及随频率变化具有恒定增益等优良特性。故而，Vivaldi

天线在其提出的较短时间内，就受到了广大微带天线研究者们的广泛关注。

随着生产技术的不断革新，电子设备的集成化、小型化的发展趋势也愈加明显。即意味着高性能、小尺寸天线的设计已逐渐成为了一个有待解决的问题。

2.

任务

本文在带状线槽线-馈电

Vivaldi

天线的基础上，研究了低剖面技术，先后使用了加周期金属凹槽、侧向栅栏和后方纵向开槽的方法对小型化技术进行探索。

首先设计了一覆盖频段为15

GHz~25

GHz、带状—槽线馈电方式的传统

vivaldi天线，并运用高频结构仿真器对设计的天线进行仿真。仿真结果表明，该传统Vivaldi天线-10dB覆盖频段为14.4672

GHz~27.3000

GHz，且主瓣增益约为7dB。

其次，运用加周期金属凹槽、侧边开槽和后方开槽等方法对设计的传统vivaldi天线进行改进，以期望得到覆盖范围更广的频带宽度以及更大的主瓣增益。从而能够通过对比的方法寻找出相对优良的低剖面设计方案。软件仿真结果表明，在三种低剖面设计方案中，侧边开槽能够有效地拓宽传统vivaldi天线-10dB频带宽度、后方开槽能够有效地降低传统vivaldi天线的后瓣增益，从而达到增大主瓣增益的效果。

最后，对所设计传统vivaldi天线运用侧、后方开槽方式实现低剖面设计。参数扫描结果表明，改进后vivaldi天线的介质基板长度为28mm与所设计传统vivaldi天线的介质基板长度为39mm有着相近的频带宽度以及主瓣增益。即通过侧边开槽和后方开槽能够实现带状线馈电传统vivaldi天线的低剖面设计。

3.

工具环境

HFSS软件。

4.

成果形式

（1）设计一传统带状线馈电vivaldi天线，并得到其仿真结果；

（2）对所设计天线运用不同的改进措施，实现低剖面的设计，得到各改进结构的仿真图。

5.

着重培养的能力

阅读文献查阅、信息检索的能力。本课程设计中，要求学习相关的专业知识：电磁场与电磁波、微波技术、天线理论、宽频渐变缝隙天线等。毕设中对软件的要求是：熟练使用HFSS高频电磁仿真器。

二、应收集的资料及主要参考文献

[1]

H.

Sehantz.,A

Brief

History

Of

UWB

Antennas

[J].Aerospace

And

Electronic

Systems

Magazine，2004，Vol.19，No.4，PP.22-26.

[2]

M.

A.

Peyrot-Solis,G.

M.

Galvan-Tejada,H.

Jardon-Aguilar,State

of

the

Art

in

Ultra-Wideband

Antennas,2nd

International

Conference

on

Electrical

and

Electronics

Engineering

(ICEEE)

and

XI

Conference

on

Electrical

Engineering

(CIE

2005)

Mexico

City,Mexico.

September

7-9,2005：101-

105.

[3]钟顺时.

矩阵微带天线的带宽和宽带频带技术

[J].电子科学学刊，1985,7(2)：212-221

[4]

D.E.

Isbell,Log

periodic

dipole

arrays,ERE

Transactions

on

Antennas

and

Propagation,col.

AP-8,no.

3,May

1960,pp.

260-267

[5]

吴群,宋朝晖.微波技术.哈尔滨工业大学出版社,2004:68-69

[6]

宋跃.

多频带超宽带印刷天线及锥削缝隙阵列研究.

西安电子科技大学博士论

文，2010:14-

16.

[7]

延晓荣，小型化超宽带和极宽带印刷天线，上海大学博士论文，2008:14.

三、毕业设计（论文）进度计划

起

迄

日

期

工

作

内

容

备

注

2015-03-01至2015-03-6

2014-03-07至2014-03-31

2014-04-01至2014-04-30

2014-05-01至2014-05-31

调研收集材料

完成开题报告和英文翻译

实现传统vivaldi天线及低剖面的设计

撰写毕业论文，准备答辩

开

题

报

告

（该表格由学生独立完成)

1.课题的作用、意义，在国内外的研究现状和发展趋势

天线在通信、广播、导航、雷达、遥测遥控等各种无线电系统中发挥着举足轻重的作用。早期的无线电技术主要应用于远洋通信，因而天线的重要作用也主要体现在长波波段。二战中，雷达技术的使用对天线而言，起了有力地推进作用。期间，天线的理论也逐步成熟起来。之后的30年内，针对各式各样的天线要求，研究者们陆续提出了许多新型天线。总之，经过100多年的发展，天线已不再单单是接收、发射电磁波的单一装置，而是逐步成为了与信号处理系统紧密结合的一部分。

1979年，P.J.

Gibson在其发表的名为The

Vivaldi

Aerial

的论文中提出了一种指数规律渐变缝隙天线。由于该天线的指数渐变结构让Gibson联想起了小提琴，便以他最为仰慕的突尼斯小提琴家Antonio

Vivaldi

的名字来命名。Gibson

指出，指数型的轮廓线使得这种渐变缝隙天线具有良好的带宽。

1988年，Ehud

Gazit

提出了一种名为反足型Vivaldi天线的双层微带渐变缝隙天线。在这种天线结构中，Ehud

Gazit

将部分底层金属置于馈电位置作为顶层微带的地，而微带及其下方的金属选用的是逐渐过渡为宽度相同的平行双线，之后去再向相反的方向逐渐张宽。这种天线结构能够有效地拓宽阻抗带宽，但却是以降低天线的交叉极化特性为代价的。

1991年，A．Nesic提出了一种基于共面波导馈电方式的Vivaldi天线。同年，美国的R.N.

Simons提出了两种共面波导馈电方法的线性渐变天线：1.通过一段air

bridge

将处于介质板一个面上的共面波导和弧形缝隙直接连接；2.通过耦合的方式对分别处于介质板上表面的缝隙及介质基板下表面的有限共面波导（Finite

Co-plane

Waveguide）进行馈电。

近些年，有更多的天线结构相继被提出。其中参照K.S.

Ygvesson和D.H.

Schaubert对渐变缝隙天线介质板结构的研究成果提出的带状线馈电三层Vivaldi天线以其较好的阻抗匹配带宽及辐射特性吸引了广泛学者们的注意。这种带状线Vivaldi天线的顶层及底层为蚀刻了渐变缝隙的金属层，顶层及底层中间含有扇形短截线的带状线馈电层。

2.完成任务的可能思路和方案

本文主要介绍显著区域快速检测算法，首先使用直方图对比度方法(Histogram

Contrast,HC)定义输入图像颜色统计特征的图像像素显著值。准确的说是，一个像素的显著值是通过与图像中的所有其它像素的色差来定义的。该算法中，在允许精度误差范围内，采用基于直方图的加速的方法进行近似计算，从而达到快速运算的目的。然后运用区域对比度的方法(Region

Contrast,RC)

将空间关系整合到区域等级对比度计算当中。即首先把输入图像分割成数个目标区域，然后计算区域等级上的颜色对比度，并且用这个区域与图像中其他目标区域对比度的加权和为每个区域定义显著性。最后对二者结果在精度和召回率两个方面进行比较。

3.需要的主要仪器和设备

装有HFSS软件的PC机。

4.主要参考文献

[1]

H.

Sehantz.,A

Brief

History

Of

UWB

Antennas

[J].Aerospace

And

Electronic

Systems

Magazine，2004，Vol.19，No.4，PP.22-26.

[2]

M.

A.

Peyrot-Solis,G.

M.

Galvan-Tejada,H.

Jardon-Aguilar,State

of

the

Art

in

Ultra-Wideband

Antennas,2nd

International

Conference

on

Electrical

and

Electronics

Engineering

(ICEEE)

and

XI

Conference

on

Electrical

Engineering

(CIE

2005)

Mexico

City,Mexico.

September

7-9,2005：101-

105.

[3]钟顺时.

矩阵微带天线的带宽和宽带频带技术

[J].电子科学学刊，1985,7(2)：212-221

[4]

D.E.

Isbell,Log

periodic

dipole

arrays,ERE

Transactions

on

Antennas

and

Propagation,col.

AP-8,no.

3,May

1960,pp.

260-267

[5]

S.

–S.

Zhong,X.

–L.

Liang,W.

Wang,Compact

elliptical

monopole

antenna

with

impedance

bandwidth

in

excess

of

21:1,IEEE

Transactions

on

Antennas

and

Propagation,55(11),Nov.2007:

3082-3085

[6]

S.

Honda,M.

Ito,H.

Seki,and

Y.

Jinbo.

A

disk

monopole

antenna

with

8:1

impedance

bandwidth

and

omnidirectional

radiation

pattern.

International

Symposium

on

Antennas

and

Propogation,1992:1145-1148.

[7]

T.-G.

Ma

and

S.

-K.

Jeng.

A

compact

tapered-slot-feed

annular

slot

antenna

for

ultra-wideband

applications.

IEEE

Antennas

and

Propagation

Society

Symposium,2004:2943-2946.

[8]C.

Morales-Silva

and

J.

Wang.

CPW-fed

arrow-shaped

slot

antenna

design

for

ultra

wide

band(UWB)

applications.

IEEE

10th

Annual

Wireless

and

Microwave

Technology

Conference,2009:1-4.

[9]

李校林,杨军.基于腔模理论的小型双频宽带微带天线的研究与设计[J].重庆邮电大学学报:自然科学版,2010,22(1):

59-

62.

[10]

Sun

Y.

X.,Chow

Y.

L.,Fang

D.

G.,Luk

K.

M.

CAD

formula

of

rectangular

micro

strip

patch

antenna

on

thick

substrate

[C].

IEEE

Antenna

and

Propagation

Symposium,2002:866-869.

[11]

Targonski

S.

D.,Waterhouse

R.B.

Pozar

D.M.

Wideband

aperture

coupled

stacked

patch

antenna

using

thick

substrate

[J].

Electronics

Letters,1996,32

(21):1941-1942.

[12]

M.

Chiappe,G.

L.

Gragnani,Vivaldi

Antennas

as

Detectors

for

Microwave

Imaging:

Some

Theoretical

Results

and

Design

Considerations

[J],IEEE

IST

2004-Intermational

Workshop

on

Imaging

Systems

and

Techniques,May

2004:22-27.

[13]

Sloan

et

al.

A

broadband

micro

strip-to-

slot

line

transition

[J],Microwave

and

optical

technology

letters,1998,18(5):

339-342.

指导教师评语：（建议填写内容：对学生提出的方案给出评语，明确是否同意开题，提出学生完成上述任务的建议、注意事项等）

指导教师签名：

20*年*月*日

毕业设计过程记录表

（教师填写）

序号

检查

时间

检查

内容

指导教师阶段检查评语

（要指出该阶段存在的问题及解决的方法）

指导教师

签

名

1

3

月

中

旬

1.资料

收集

情况

2.开题

报告

完成

情况

3.外文

翻译

完成

情况

能够主动收集相关资料，按时完成开题报告，对于开题报告中出现的问题能够及时修改。按时完成翻译，所选资料与课题有一定的相关性，翻译量满足要求，翻译准确性良好。*年*月*日

2

4

月

上

旬

1.检查

学生

投入

情况

2.设计

论文

进展

情况

对毕业设计投入了较多的精力和时间，能够完成每个阶段所布置的任务，基本完成课题的要求*年*月*日

3

5

月

中

旬

1.总体

任务

完成

是否

过半

2.院系

中期

检查

意见

3.存在

问题

及

采取

措施

总体任务基本完成，包括课题模型的建立、优化、仿真等。任务完成较良好，需尽快完成论文的写作。*年*月*日

4

6

月

上

旬

1.审查

论文

质量

注意

英文

摘要

部分

2.答辩

前的

准备

情况

基本完成论文的撰写，对论文出现的问题能够及时地进行修改。望根据论文的主要内容准备答辩ppt，对提出的问题进行总结。*年*月*日

备注：指导教师应按要求和时间段及时填写，该表格由学生保管，留在设计现场随时接受校、院两级督导组检察。