共面波导电磁场探头天线的设计

论文摘要

随着科学技术的快速发展,电气自动化逐渐普及,电子电器设备已经深入到日常生活中的方方面面,由此带来的电磁污染已经成为日常生活中的一种新型污染源并引起了人们的广泛关注。人们开始担心长时间暴露于电磁场环境中会对人体产生负面影响。世界上的相关组织及工作人员也已经针对电磁污染制定了各种类别的标准及规范来尽可能的避免电磁场对生物体产生影响。衡量、避免电磁污染的危害首先要对电磁污染进行探测。目前,探测电磁污染的主要手段是采用电磁探头进行测量。本文的任务是设计性能优良的电磁场探头天线。作者通过广泛查阅有关资料,了解了电磁场探头的工作原理及对天线性能的要求,总结分析了前人的理论研究和设计方法,在此基础上,对电磁场探头天线的基本结构进行了逐步改进,采用渐变线结构减小不连续性产生的影响,通过加入连接短路线法抑制频带内的谐振点,最后提出了共面波导偶极子电场探头天线和圆环磁场探头天线两种新结构的探头天线结构,并首次尝试使用新型的非对称共面波导结构实现电磁场探头天线。文中采用等效电路法对电磁场探头天线进行了理论分析,运用电磁仿真软件对各种结构的天线进行了仿真分析和优化设计,最终给出了设计尺寸,并根据设计尺寸进行了实际的加工、测试。结果表明,在直流到9 GHz范围内,探头天线的S11参数都表现出了良好的平坦特性,使用探头天线与待测物体联合仿真的耦合信号输出结果,一般在-20dB到-80dB的范围内,矢量网络分析仪能够保证测得信号在-20dB到-60dB范围内的准确性,测量结果表明本文设计的几款天线各项技术指标均达到了设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 电磁辐射污染源
• 1.2.2 电磁辐射污染的危害
• 1.3 电磁辐射的测量
• 1.3.1 电磁测量仪
• 1.3.2 电磁兼容与电磁干扰
• 1.4 共面波导电磁场探头天线的研究意义
• 1.5 章节安排
• 第2章 传输线理论
• 2.1 传输线基础
• 2.1.1 传输线的基本概念
• 2.1.2 传输线方程
• 2.2 共面波导传输线
• 2.2.1 非对称共面波导传输线
• 2.2.2 对称共面波导传输线
• 2.3 小结
• 第3章 电磁场探头的原理
• 3.1 概述
• 3.1.1 电场探头的发展
• 3.1.2 磁场探头的发展
• 3.2 电场探头的结构及工作原理
• 3.2.1 电场探头的结构
• 3.2.2 电场探头的工作原理
• 3.3 磁场探头的结构及工作原理
• 3.3.1 磁场探头的结构
• 3.3.2 磁场探头的工作原理
• 3.4 电磁场探头的性能指标
• 3.4.1 各向同性
• 3.4.2 频率响应特性
• 3.4.3 线性度
• 3.5 小结
• 第4章 共面波导电磁场探头天线的分析
• 4.1 共面波导电场探头天线的结构
• 4.1.1 对称振子的基本结构及理论分析
• 4.1.2 共面波导电场探头天线的结构
• 4.1.3 改进的共面波导电场探头天线的结构
• 4.2 共面波导磁场探头的分析及其等效电路
• 4.2.1 小环天线的工作原理分析
• 4.2.2 共面波导磁场探头天线的结构
• 4.2.3 改进的共面波导磁场探头天线的结构
• 4.3 小结
• 第5章 共面波导电磁场探头天线的优化设计
• 5.1 HFSS仿真软件简介
• 5.2 共面波导电场探头天线的优化设计
• 5.2.1 非对称共面波导电场探头天线的仿真
• 5.2.2 对称共面波导电场探头天线的仿真
• 5.3 共面波导磁场探头天线的仿真
• 5.3.1 非对称共面波导环形磁场探头天线的仿真
• 5.3.2 对称共面波导环形磁场探头天线的仿真
• 5.4 共面波导电磁场探头天线性能的分析比较
• 5.5 小结
• 第6章 实物加工与测试
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历