1.喇叭天线的结构与分类
喇叭天线是一种应用广泛的微波天线,其优点是结构简单、频带宽、功率容量大、调整与使用方便。合理的选择喇叭尺寸,可以取得良好的辐射特性:相当尖锐的主瓣,较小副瓣和较高的增益。因此喇叭天线在军事和民用上应用都非常广泛,是一种常见的测试用天线。
喇叭天线的基本形式是把矩形波导和圆波导的开口面逐渐扩展而形成的,由于是波导开口面的逐渐扩大,改善了波导与自由空间的匹配,使得波导中的反射系数小,即波导中传输的绝大部分能量由喇叭辐射出去,反射的能量很小。
从原理上来说,波导开口端和喇叭天线是很简单的天线,但严格求解它们的口径场及外场却相当困难。 首先, 波导开口端面上与喇叭口面上的场分布与无限长波导内的场分布不同,而且空间传播的TEM波也不同,是结构较为复杂的波。其次,在口面上除了入射波,还有反射波。再次,在口面上除了主波以外,还有高次波型。此外由于波导和喇叭的开放性结构,波导开口和喇叭开口边缘处和外壁上都有电流存在,它们也参与辐射。
喇叭天线可以分为四类:
① 圆波导馈电的喇叭一般是圆锥喇叭;
② 矩形波导馈电的喇叭根据扩展的形式不同分为三种喇叭,即E面扇形喇叭(由扩展其窄边形成);H面扇形喇叭(扩展其宽边形成);和角锥喇叭(其宽边、窄边均扩展而形成);
③ TEM喇叭;
④ 脊波导喇叭等。
2.高频功放电路的毕业论文
射频识别电路中高频功放的设计王兴君1,殷兴光2,孙 瑜2,吴玮玮1,王宏刚1(1.陕西国防学院电路设计研究所 陕西西安 710302; 2.陕西科技大学电气与电子工程学院 陕西咸阳 712081)摘 要:分析了射频识别电路中高频功放的特点,在此基础上提出了一种新型的高频功放电路,并对他的工作原理进行了分析。
关键词:射频识别电路;高频功放;设计;谐振电路中图分类号: TN710 文献标识码: B 文章编号: 1004 373X (2004) 09 064 02Design of a High Frequency Power Amplification in the Radio Frequency Spot CircuitWANG Xingjun1, YIN Xingguang2, SUN Yu2, WU Weiwei1, WANG Honggang1(1.Circuits Design Institute of Shaanxi Institute of National Defence, Xi′an, 710302, China;2.Shaanxi University of Science &Technology, Xianyang, 712081, China)Abstract: This paper analysis the feature of high frequency power amplification in the radio frequency spot circuit, then gives anew kind of circuit on it and introduces its principle.Keywords: RFID; high frequency power amplification; design; resonance circuit收稿日期: 2003 12 29 射频识别技术是20世纪80年代初发展起来的一种先进的识别技术,经过十几年的发展,已在各行各业,尤其是电子信息行业得到了广泛的应用。射频识别是一种非接触式的自动识别技术,他通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预,可工作于各种恶劣环境。
射频识别系统由阅读器和应答器(标签)构成。当他工作时,阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号,当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量,发送出自身编码等信息被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理[1]。
高频功率放大器是阅读器的关键部件,主要功能是对标签信号的返回信号进行功率放大。1 工作原理图1为射频识别电路中的高频功率放大器原理框图。
13.56 MHz输入方波信号经功率放大器放大输出一个方波信号,再经过阻抗变换网络一部分在天线负载产生高频输出交流电压,从天线发射出去。另外一部分通过检波电路解调出有用信号输出[2]。
图1 高频功放原理框图图2为高频功率放大器的电路图。各项参数如下:VT1型号: 3DA106A VD型号2AP1VCC=9 VC1=0.01μF L=0.01μH R1=6 kΩC2=550 pF Lb=1.3μHC3=0.01μF LC1=1.3μHC4=0.01μF LC2=1.3μHC5=10 pF图2 高频功放电路图2 单元电路设计(1)选择丙类放大电路如图3所示。
高频谐振功率放大器电路可以工作在A类, B类或C类状态。相比之下C类谐振功放的失真虽不及A类和B类大,但C类适用于输入信号比较大、输出功率大、效率高,节约能源的环境下,因此,在大功率射频功放电路中经常使用[3]。
具体参数如下:①确定功率放大器最佳负载:设晶体管饱和电压为1 V,则:(VCC-VCE(SAT))22P0=(9 - 1)22*3 10.7Ω64,扼流圈的电感量应远大于放大器的等效负载,取:XLC≥10R0= 10*10.7 = 107ΩLC≥XLC2πf0=1072π*13.56*106 1.3μHICM1≥VCMR0=VCC-VCE(SAT)R0=9 - 110.7= 0.74 A 选取θC=70°:α0(70°) = 0.253 α1(70°) = 0.436iCMAX=ICM1α1(70°)=0.740.436= 1.75 AIC0=iCMAX*α0(70°) = 1.75*0.253 = 0.43 APDC=VCCIC0= 9*0.43 = 3.9 VPC=PDC-P0= 3.9 - 3 = 0.9 Wη=P0PDC=33.9 77% 集电极与发射极击穿电压URCEO≥2VCC,即:URCEO≥18 V所以选用三极管3DA106A型。图3 丙类放大电路(2)阻抗变换网络如图4所示。
图4 阻抗变换网络选用阻抗变换网络主要有2个作用:①滤波作用 可以滤除高频脉冲电流中的谐波分量只输出要求信号频率的电压和功率。②阻抗匹配作用 通过振荡回路阻抗的调节,可使振荡回路呈现高频功率所要得最佳阻抗值,从而使高频功放以高效率输出最大功率[4]。
通过并联L1C1回路实现谐振、选频滤波, LC谐振回路工作频率变化不大,带宽范围相对很窄,一般选频放大器的频带Δf与中心频率f0之比从百分之零点几到百分之十左右可知,取Δf/f0=1%,则:BW= 2Δf= 2*f0*1%= 2*13.56*106*1% = 0.271 2 MHZ对应品质因数:Q0=f0BW=13.56*1060.271 2*106= 50 因此L1和C1谐振时:XL=RLQ0=5050= 1ΩL1=XL2πf0=12π*13.56*106= 0.01μHXC1=RLQ0=5050= 1ΩC1=12πf0XC1=12π*13.56*106*1= 0.01μF 由于流过负载RL上的电流为:IL=P0/PL= 3/50 = 0.244 A 则回路线圈应承受的电流峰值为:IL1=Q*2IL= 50*2*0.244 = 17.3 A 其次考虑阻抗变换采用高通L网络将50Ω负载变换为放大器要求的最佳负载10.7Ω,则: Q=RL/R0- 1 = 50/10.7 - 1 = 2 L=RLW0Q=RL2πf0R0=502π*13.56*106*2= 0.29μH C2=1W0QR0=12πf0Q0R0 =12π*13.56*106*2*10.7 = 550 pF完整的电路图中L是电感L1与L2并联的总电感L=L1L2L1+L2=0.01*0.290.01 + 0.29= 0.009 7μH (3)包络检波电路如图5所示。其具体参数如下:①RC≥5 ~ 10W0,取:RC≥5W0=52πf0=52*3.14*13.56*e6= 0.06*106②取Ma= 0.3,RC≤1 -Ma2MaΩMAX,2ΩMAX=BW,ΩMAX=12BW=12*0.272 MHz = 0.136 MHzRC≤1 - 0.320.3*0.136*10-6=1 - 0.090.3*0.136*10-6= 4.77*10-3取R= 5 kΩ,C= 10 pF,。
3.喇叭天线的原理与特性
喇叭天线的辐射场可利用惠更斯原理由口面场来计算。口面场则由喇叭的口面尺寸与传播波型所决定。可用几何绕射理论计算喇叭壁对辐射的影响,从而使计算方向图与实测值在直到远旁瓣处都能较好地吻合。它的辐射特性由口面的尺寸与场分布决定,而阻抗由喇叭的颈部(始端不连续处)和口面的反射决定。当喇叭长度一定时,若使喇叭张角逐渐增大,则口面尺寸与二次方相位差也同时加大,但增益并不和口面尺寸同步增加,而有一个其增益为最大值的口面尺寸,具有这样尺寸的喇叭就叫作最佳喇叭。
圆锥喇叭和角锥喇叭传播的是球面波,而在一个面(E或H面)张开的扇形喇叭中传播的则是柱面波。喇叭口面场是具有二次方相位差的场,二次方相位差的大小与喇叭的长度和口面大小有关。
为了扩展喇叭的频带,必须减小喇叭颈处与口面处的反射。口面尺寸加大,则反射减小。此外,把波导与喇叭的过渡段尽量做得平滑些,也可以减小该处的反射。由于该位置附近的喇叭尺寸还很小,因此,不能传播高次模,一般都传输单模。为了控制辐射方向图,有时口面上需要多模场分布,这时应在喇叭内适当位置引入能产生高次模的器件。这种喇叭叫作多模喇叭,可用作单脉冲雷达或高效率天线馈源。由于各模在喇叭内的相速不同,多模喇叭的频带比常规喇叭的要窄。
4.喇叭天线的应用
由于喇叭天线结构简单和方向图易于控制,通常用作中等方向性天线,如标准喇叭,最常见的是用作反射面的馈源(见天线馈源)。当它用作独立天线时,一般都加上校正相位的反射面或透镜。喇叭-抛物反射面天线具有频带宽、副瓣低和效率高等特性,常用于微波中继通信。而透镜因其重量较重和结构复杂等原因,已很少用作喇叭的相位校正。
喇叭天线常用于如下几个方面:1大型射电望远镜的馈源,卫星地面站的反射面天线馈源,微波中继通讯用的反射面天线 馈源; 2相控阵的单元天线;3在天线测量中,喇叭天线常用作对其它高增益天线进行校准和增益测试的通用标准等。
5.喇叭天线的介绍
喇叭天线是面天线,波导管终端渐变张开的圆形或矩形截面的微波天线,是使用最广泛的一类微波天线。它的辐射场是由喇叭的口面尺寸与传播型所决定的。其中,喇叭壁对辐射的影响可以利用几何绕射的原理来进行计算的。如果喇叭的长度保持不变,口面尺寸与二次方相位差会随着喇叭张角的增大而增大,但增益则不会随着口面尺寸变化。如果需要扩展喇叭的频带,则需要减小喇叭颈部与口面处的反射;反射会随着口面尺寸加大反而减小。喇叭天线的结构比较简单,方向图也比较简单而容易控制,一般作为中等方向性天线。频带宽、副瓣低和效率高的抛物反射面喇叭天线常用于微波中继通信。
6.喇叭天线的介绍
喇叭天线是面天线,波导管终端渐变张开的圆形或矩形截面的微波天线,是使用最广泛的一类微波天线。它的辐射场是由喇叭的口面尺寸与传播型所决定的。其中,喇叭壁对辐射的影响可以利用几何绕射的原理来进行计算的。如果喇叭的长度保持不变,口面尺寸与二次方相位差会随着喇叭张角的增大而增大,但增益则不会随着口面尺寸变化。如果需要扩展喇叭的频带,则需要减小喇叭颈部与口面处的反射;反射会随着口面尺寸加大反而减小。喇叭天线的结构比较简单,方向图也比较简单而容易控制,一般作为中等方向性天线。频带宽、副瓣低和效率高的抛物反射面喇叭天线常用于微波中继通信。
7.喇叭天线的原理与特性
喇叭天线的辐射场可利用惠更斯原理由口面场来计算。
口面场则由喇叭的口面尺寸与传播波型所决定。可用几何绕射理论计算喇叭壁对辐射的影响,从而使计算方向图与实测值在直到远旁瓣处都能较好地吻合。
它的辐射特性由口面的尺寸与场分布决定,而阻抗由喇叭的颈部(始端不连续处)和口面的反射决定。当喇叭长度一定时,若使喇叭张角逐渐增大,则口面尺寸与二次方相位差也同时加大,但增益并不和口面尺寸同步增加,而有一个其增益为最大值的口面尺寸,具有这样尺寸的喇叭就叫作最佳喇叭。
圆锥喇叭和角锥喇叭传播的是球面波,而在一个面(E或H面)张开的扇形喇叭中传播的则是柱面波。喇叭口面场是具有二次方相位差的场,二次方相位差的大小与喇叭的长度和口面大小有关。
为了扩展喇叭的频带,必须减小喇叭颈处与口面处的反射。口面尺寸加大,则反射减小。
此外,把波导与喇叭的过渡段尽量做得平滑些,也可以减小该处的反射。由于该位置附近的喇叭尺寸还很小,因此,不能传播高次模,一般都传输单模。
为了控制辐射方向图,有时口面上需要多模场分布,这时应在喇叭内适当位置引入能产生高次模的器件。这种喇叭叫作多模喇叭,可用作单脉冲雷达或高效率天线馈源。
由于各模在喇叭内的相速不同,多模喇叭的频带比常规喇叭的要窄。 。
8.做天线的毕业有前途和钱途嘛
首先,你要了解,有哪些行业与企业需要用到天线。比如,手机、wifi产品、通信设备、雷达设备、各种智能设备等等,还有广播电视行业,一些科研机构。
所有与这些产品或行业相关的企业,都需要天线的研发人员,所以,这一行还是很有前途的。
另外,据我了解,在深圳这边的手机行业,天线研发人员年薪在10W-20W之间,这其中大 部分都是靠经验而没有高学历的。如果是做设备或是科研机构,目前做天线这一块的,有几年经验的,起薪都应该是15W往上走。
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