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UWB(Ultra Wide Band)技术可以提供高达1Gbit/s的数据传输速率,可用在数字家庭网络或办公网络中,实现近距离、高速率数据传输。利用UWB技术还可以实现军用通信、雷达探测、精确定位等。凭借高速率、低功耗、低成本、体积小等优势,超宽带技术必将得到广泛应用。本文采用CST微波工作室(R)(以下简称CST MWS(R))的时域求解器来完成UWB四臂平面螺旋天线的仿真设计。
本文分析了超宽带天线的特点和应用,对超宽带天线中的等角螺旋、阿基米德螺旋和圆锥对数螺旋天线的工作原理进行了总结和阐述。在对计算电磁学进行简单地分析后,对计算电磁学中的时域有限积分法(FIT-Finite Integration Technique)的算法原理进行了详细的分析。
本文引入复合背腔,选定平面阿基米德螺旋作为辐射元,设计了一款满足指标的四个倍频程的超宽带平面四臂螺旋天线。仿真设计的天线工作在两个模式下,和模与差模,实现超宽带天线双工作模式下的远场信号的线性相位特性。和模工作时,天线的主辐射在天线平面的法线方向上;方向图关于视轴旋转对称;差模工作时,天线在垂直于螺旋平面的视轴上没有辐射;方向图最大值在偏离视轴38°的方向上并且关于视轴旋转对称。本文在给出正向设计思路的同时,还将设计过程中遇到的问题和弯路进行归纳总结,给出物理解释,并提出一些建设性意见。