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天线CAD大作业微带天线设计

天线CAD大作业微带天线设计
天线CAD大作业微带天线设计

天线CAD大作业

学院:电子工程学院

专业:电子信息工程

微带天线设计

一、设计要求:

(1)工作频带1.1-1.2GHz ,带内增益≥4.0dBi ,VSWR ≤2:1。微波基板介电常数为r ε

= 6,厚度H ≤5mm ,线极化。总结设计思路和过程,给出具体的天线结构参数和仿真结果,如VSWR 、方向图等。

(2)拓展要求:检索文献,学习并理解微带天线实现圆极化的方法,尝试将上述天线设计成左旋圆极化天线,并给出轴比计算结果。 二、设计步骤

计算天线几何尺寸

微带天线的基板介电常数为r ε= 6,厚度为

h=5mm,中心频率为

f=1.15GHz,s m /103c

8?=天线使用50Ω同轴线馈电,线极化,则

(1)辐射切片的宽度2

1

)2

1(2-+=r f c w ε=69.72mm

(2)有效介电常数2

1)12

1(2

1

2

1

r e

-

+-+

+=

w

h

r εεε=5.33

(3)辐射缝隙的长度)

8.0/)(258.0()

264.0/)(3.0(h

412.0+-++=?h w e h w e L εε=2.20

(4)辐射切片的长度L e

f c L ?-=22ε=52.10mm

(5)同轴线馈电的位置L1 21

)121(21

2

1)(re -

+-++=

L

h r r L εεξ=5.20 )1

1(21re

L L ξ-=

=14.63mm 三、HFSS 设计 (1)微带天线建模概述

为了方便建模和后续的性能分析,在设计中定义一系列变量来表示微带天线的结构尺寸,变量的定义及天线的结构尺寸总结如下:

微带天线的HFSS设计模型如下:

立体图俯视图

模型的中心位于坐标原点,辐射切片的长度方向沿着x轴,宽度方向沿着y 轴。介质基片的大小是辐射切片的2倍,参考地和辐射切片使用理想导体来代替。对于馈电所用的50Ω同轴线,这用圆柱体模型来模拟。使用半径为0.6mm、坐标为(L1,0,0);圆柱体顶部与辐射切片相接,底部与参考地相接,及其高度使用变量H表示;在与圆柱体相接的参考地面上需要挖一个半径为1.5mm的圆孔,作为信号输入输出端口,该端口的激励方式设置为集总端口激励,端口归一化阻抗为50Ω。模型建立好后,设置辐射边界条件。辐射边界表面距离辐射源通常需要大于1/4波长,1.15GHz时自由空间中1/4个波长约为65.22mm,用变量length 表示。

(2) HFSS设计环境概述

*求解类型:模式驱动求解。

*建模操作

①模型原型:长方体、圆柱体、矩形面、圆面。

②模型操作:相减操作

*边界条件和激励

①边界条件:理想导体边界、辐射边界。

②端口激励:集总端口激励。

*求解设置:

①求解频率:1.15GHz。

②扫频设置:快速扫描,频率范围:1~1.3GHz。

*Optimetrics

①参数扫描分析。

②优化设计。

*数据后处理:S参数扫频曲线、VSWR、天线方向图、天线参数。

(3)仿真结果

由图得天线的谐振频率为1.11GHz,不是1.15GHz。需要进行优化设计。

①先进行参数扫描分析

a、分析中心频率与辐射切片长度L0的变化关系,扫描分析范围为:49mm~54mm,扫描步进为0.2mm

仿真结果:

发现当L0=50mm时,谐振频率为1.15GHz。

b、分析1.15GHz谐振频点处回波损耗与同轴线馈电点位置L1的变化关系,扫描分析范围为:0mm~19mm,扫描步进为1mm

仿真结果:

发现L1=10mm时,回波损耗值最小,阻抗匹配最好。

②优化设计

优化结果得到:

当L0=49.8mm时,L1=10mm时,符合要求。

③查看优化后的天线性能

a、VSWR分析结果

在1.15GHz处,VSWR值为1.3832<2,符合要求。b、xz和yz截面上的增益方向图

从图得出:最大辐射方向为 00==θ?、,即辐射切片的正上方,最大增益约为5.7dB 。

c 、三维增益方向图

拓展要求:圆极化微带天线设计

一、微带天线实现圆极化的方法

采用特殊的馈电方式,可以获得圆极化的矩形切片微带天线。圆极化的关键是激励起两个极化方式正交的线极化波,当这两个模式的线极化波幅度相等,相位相差90度,就能得到圆极化波的辐射。矩形微带天线获得圆极化特性的馈电方式有两种,一种是单点馈电,另一种是正交双馈。

当同轴线的馈电点位于辐射切片的对角线位置时,可以激发TM 01和TM 10两个模式,这两个模式的电场方向互相垂直。在设计中,让辐射切片的长度L 和宽带W 相等,这样激发的TM 01和TM 10两个模式的频率相同,强度相等,而且两个模式电场的相位差为0,若辐射切片的长度为Lc ,我们微调谐振长度略偏离谐振,即一边长度为Lc+a ,另一边长度为Lc-a ,前者对应一个容抗Y1=G-jB,后者对应一个感抗Y1=G+jB ,只要调整a 的值,使得每一组的电抗分量等于阻抗的实数部分,即B=G ,则两阻抗大小相等,相位分别为-45度和45度,这就满足了圆极化条件,从而构成了圆极化微带天线。其极化旋向取决于馈电点的接入位置。当馈电点在

如下图中的所示的A 点时,产生右旋圆极化波,在B 点位置时,产生左旋圆极化波。

Kalio 和Coffey 研究证明,理论上当L/W=1.029,即a=0.0143Lc ,TM 01和TM 10两个模式的相位差为90度。另外,由实际经验可得到,此结果的50欧姆馈电点位于辐射切片对角线上,且馈电点和辐射切片顶点的距离d p 在(0.35~0.39)d 之间。假设馈电点到辐射切片的中心距离为L1,则L1在(0.11~0.15)Lc 之间。

二、设计要求

工作频带1.1-1.2GHz ,带内增益≥4.0dBi ,VSWR ≤2:1。微波基板介电常数为r ε

= 6,厚度H ≤5mm ,左旋圆极化。总结设计思路和过程,给出具体的天线结构参数和仿真结果,如VSWR 、方向图等,并给出轴比计算结果。

三、设计步骤

(1)计算天线辐射切片的初始尺寸 微带天线的基板介电常数为r ε= 6,厚度为

h=5mm,中心频率为

f=1.15GHz,s m /103c

8?=

辐射切片的宽度2

1

)2

1(2-+=r f c w ε=69.72mm

有效介电常数

2

1

)121(21

2

1

r e

-+-+

+=

w

h r εεε=5.33 辐射缝隙的长度)

8.0/)(258.0()

264.0/)(3.0(h

412.0+-++=?h w e h w e L εε=2.20

辐射切片的长度L e

f c L ?-=

22ε=52.10mm

则:辐射切片初始尺寸为:L=W=Lc=52.10mm ,并设置微调长度值a=0.0143Lc ,以产生圆极化波。

(2)估算输入阻抗为50Ω的同轴线馈电位置

取0.15倍的Lc,计算得出馈电点在x 、y 方向离辐射切片的中心距离都为7.82mm 。

四、HFSS 设计 (1)微带天线建模概述

为了方便建模和后续的性能分析,在设计中定义一系列变量来表示微带天线的结构尺寸,变量的定义及天线的结构尺寸总结如下:

变量H 表示基板的厚度,变量L0和W0分别表示辐射切片的长度和宽度,变量L1和L2分别表示同轴线馈电点在x 、y 方向离辐射切片中心的距离。变量Lc 表示谐振频率为1.15GHz 时所对应的辐射切片长度值,其初始值为52.10mm ,Delta 表示辐射切片的微调长度值,其初始值为0.0143*Lc 。要想实现圆极化,L0=Lc+Delta,W0=Lc-Delta ,馈电位置L1=L2,辐射边界表面距离辐射源通常需要大于1/4波长,1.15GHz 时自由空间中1/4个波长约为65.22mm ,用变量length 表示。

圆极化微带天线的HFSS 设计模型如下:

立体图俯视图

设计左旋圆极化微带天线,设置同轴线内芯模型Feed的底面圆心坐标和端口面模型Port的圆心坐标为(-L1,-L2,0)。

(2)仿真结果

S11扫频分析结果

由图得天线的谐振频率为1.11GHz,不是1.15GHz。需要进行优化设计。

先进行参数扫描分析

a、分析中心频率与辐射切片长度Lc的变化关系,扫描分析范围为:48mm~51mm,扫描步进为0.2mm

仿真结果:

由图得到,当Lc=50.4mm时,中心频率在1.15GHz,回波损耗最小。

查看当Lc=50.4时,天线的输入阻抗

从图得到:工作频率为1.15GHz,输入阻抗为(75.59,j3.58),需要输入阻抗为50Ω,添加L1为参数扫描变量

b、分析1.15GHz谐振频点处输入阻抗与同轴线馈电点位置L1的变化关系,扫描分析范围为:5~7mm,扫描步进为0.2mm

仿真结果:

发现L1=6mm~6.2mm时,输入阻抗接近50Ω。

②优化设计

优化结果得到:

当L0=50.38mm时,L1=6.12mm时,符合要求。

③查看优化后的天线性能

a、S11分析结果

b、VSWR分析结果

c、轴比扫频结果

在最大辐射方向天线中心频率1.15GHz处的轴比为0.727。

d、xz和yz面上的左旋圆极化波(LHCP)增益和天线总增益方向图

从图得出:θ在-1200~1200范围内,天线的总增益与左旋圆极化波增益近似相等,这也表明了天线辐射的是左旋圆极化波。

d、左旋圆极化三维增益方向图

五、实验总结

在本次实验中,更加掌握和理解了微带天线的相关基本理论,学习到了微带天线圆极化工作实现原理,同时学习了如何用HFSS设计和分析线极化和圆极化微带天线,感受到了HFSS强大的电磁仿真功能,在以后的日子要认真学习使用HFSS,达到熟练运用HFSS设计分析天线。

六、参考资料

李明洋,刘敏,HFSS天线设计.第二版.北京:电子工业出版社

实验七 微带贴片天线的设计与仿真

实验七微带贴片天线的设计与仿真 一、实验目的 1.设计一个微带贴片天线 2..查看并分析该微带贴片天线的 二、实验设备 装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台 三、实验原理 传输线模分析法求微带贴片天线的辐射原理如下图所示: 设辐射元的长为L,宽为ω,介质基片的厚度为h。现将辐射元、介质基片和接地板视为一段长为L的微带传输线,在传输线的两端断开形成开路,根据微带传输线的理论,由于基片厚度h<<λ,场沿h方向均匀分布。在最简单的情况下,场沿宽度ω方向也没有变化,而仅在长度方向(L≈λ/2)有变化。 在开路两端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量,两垂直分量方向相反,水平分量方向相同,因而在垂直于接地板的方向,两水平分量电场所产生的远区场同向叠加,而两垂直分量所产生的场反相相消。因此,两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙,缝的电场方向与长边垂直,并沿长边ω均匀分布。缝的宽度△L≈h,长度为ω,两缝间距为L≈λ/2。这就是说,微带天线的辐射可以等效为有两个缝隙所组成的二元阵列。 四、实验内容 利用HFSS软件设计一个右手圆极化天线,此天线通过微带结构实现。中心频率为2.45GHz,选用介质基片R04003,其介电常数为εr=2.38,厚度为h =5mm。最后得到反射系数和三维方向图的仿真结果。 五、实验步骤 1.建立新工程 了方便建立模型,在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry 复选框选中。 2.将求解类型设置为激励求解类型: (1)在菜单栏中点击HFSS>Solution Type。

西电射频大作业(精心整理)

射频大作业 基于PSpice仿真的振幅调制电路设计数字调制与解调的集成器件学习

目录 题目一:基于PSpice仿真的振幅调制电路设计与性能分析 一、实验设计要求 (3) 二、理论分析 1、问题的分析 (3) 2、差动放大器调幅的设计理论 (4) 2.1、单端输出差动放大器电路 2.2、双端输出差动放大器电路 2.3、单二极管振幅调制电路 2.4、平衡对消二极管调幅电路 三、PSpice仿真的振幅调制电路性能分析 (10) 1、单端输出差动放大器调幅电路设计图及仿真波形 2、双端输出差动放大器调幅电路设计图及仿真波形 3、单二极管振幅调制电路设计图及仿真波形 4、平衡对消二极管调幅电路设计图及仿真波形 四、实验总结 (16) 五、参考文献 题目二数字调制与解调的集成器件学习 一、实验设计要求 (17) 二、概述 (17) 三、引脚功能及组成原理 (18) 四、基本连接电路 (20) 五、参考文献 (21) 六、英文附录 (21)

题目一基于PSpice仿真的振幅调制电路设计 摘要 随着大规模集成电路的广泛发展,电子电路CAD及电子设计自动化(EDA)已成为电路分析和设计中不可缺少的工具。此次振幅调制电路仿真设计基于PSpice,利用其丰富的仿真元器件库和强大的行为建模工具,分别设计了差分对放大器和二极管振幅调制电路,由此对线性时变电路调幅有了更进一步的认识;同时,通过平衡对消技术分别衍生出双端输出的差分对放大器和双回路二极管振幅调制电路,消除了没用的频率分量,从而得到了更好的调幅效果。本文对比研究了单端输出和双端输出的差分对放大器调幅电路及单二极管和双回路二极管调幅电路,通过对比观察时域和频域波形图,可知平衡对消技术可以很好地减小失真。 关键词:PSpice 振幅调制差分对放大器二极管振幅调制电路平衡对消技术 一、实验设计要求 1.1 基本要求 参考教材《射频电路基础》第五章振幅调制与解调中有关差分对放大器调幅和二极管调幅的原理,选择元器件、调制信号和载波参数,完成PSpice电路设计、建模和仿真,实现振幅调制信号的输出和分析。 1.2 实践任务 (1) 选择合适的调制信号和载波的振幅、频率,通过理论计算分析,正确选择晶体管和其它元件;搭建单端输出的差分对放大器,实现载波作为差模输入电压,调制信号控制电流源情况下的振幅调制;调整二者振幅,实现基本无失真的线性时变电路调幅;观察记录电路参数、调制信号、载波和已调波的波形和频谱。 (2) 参考例5.3.1,修改电路为双端输出,对比研究平衡对消技术在该电路中的应用效果。 (3) 选择合适的调制信号和载波的振幅、频率,通过理论计算分析,正确选择二极管和其它元件;搭建单二极管振幅调制电路,实现载波作为大信号,调制信号为小信号情况下的振幅调制;调整二者振幅,实现基本无失真的线性时变电路调幅;观察记录电路参数、调制信号、载波和已调波的波形和频谱。 (4) 参考例5.3.2,修改电路为双回路,对比研究平衡对消技术在该电路中的应用效果。 1.3 写作报告 (1) 按论文形式撰写,包括摘要、正文和参考文献,等等。 (2) 正文包括振幅调制电路的设计原理、理论分析结果、实践任务中各阶段设计的电路、参数、波形和频谱,对观察记录的数据配以图像和表格,同时要有充分的文字做分析和对比,有规律性认识。 (3) 论文结构系统、完备、条理清晰、理论正确、数据翔实、分析完整。 1.4 相关提示 (1) 所有电路和信号参数需要各人自行决定,各人有不同的研究结果,锻炼学生的独立研究和实验分析能力。 (2) 为了提高仿真精度和减小调试难度,可以将调制信号和载波的频率设置得较低。 二、理论分析 1、问题的分析 根据题目的要求,差分对放大器和二极管振幅调制电路目的都是实现基本无

基于HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计报告

.. .. .. 矩形微带贴片天线的仿真设计 实验目的:运用HFSS的仿真能力对矩形微带天线进行仿真 实验容:矩形微带天线仿真:工作频率7.55GHz 天线结构尺寸如表所示: 名称起点尺寸类型材料 Sub -14.05,-16,0 28.1,32,0.794 Box Rogers 5880 (tm)GND -14.05,-16,-0.05 28.1,32,0.05 Box pec Patch -6.225,-8,0.794 12.45 , 16, 0.05 Box pec MSLine -3.1125,-8,0.794 2.49 , -8 , 0.05 Box pec Port -3.1125,-16,-0.05 2.49 ,0, 0.894 Rectangle Air -40,-40,-20 80,80,40 Box Vacumn 一、新建文件、重命名、保存、环境设置。 (1)、菜单栏File>>save as,输入0841,点击保存。 (2). 设置激励终端求解方式:菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ,点击OK。

(3)、设置模型单位:3D Modeler>Units选择mm ,点击OK。 (4)、菜单栏Tools>>Options>>Modeler Options,勾选”Edit properties of new pri”, 点击OK。 二、建立微带天线模型 (1)、插入模型设计 (2)、重命名

输入0841 (3)点击创建GND,起始点:x:-14.05,y:-16,z:-0.05,dx:28.1,dy:32,dz:0.05 修改名称为GND, 修改材料属性为 pec, (4)介质基片:点击,:x:-14.05,y:-16,z:0。dx: 28.1,dy: 32,dz: 0.794, 修 改名称为Sub,修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880,修改颜色为绿色,透明度0.4。

2.4G 天线设计完整指南(原理、设计、布局、性能、调试)

本文章使用简单的术语介绍了天线的设计情况,并推荐了两款经过测试的低成本PCB天线。这些PCB天线能够与PRoC?和PSoC?系列中的低功耗蓝牙(BLE)解决方案配合使用。为了使性能最佳,PRoC BLE和PSoC4 BLE2.4GHz射频必须与其天线正确匹配。本应用笔记中最后部分介绍了如何在最终产品中调试天线。 1、简介 天线是无线系统中的关键组件,它负责发送和接收来自空中的电磁辐射。为低成本、消费广的应用设计天线,并将其集成到手提产品中是大多数原装设备制造商(OEM)正在面对的挑战。终端客户从某个RF产品(如电量有限的硬币型电池)获得的无线射程主要取决于天线的设计、塑料外壳以及良好的PCB布局。 对于芯片和电源相同但布局和天线设计实践不同的系统,它们的RF(射频)范围变化超过50%也是正常的。本应用笔记介绍了最佳实践、布局指南以及天线调试程序,并给出了使用给定电量所获取的最宽波段。

图1.典型的近距离无线系统 设计优良的天线可以扩大无线产品的工作范围。从无线模块发送的能量越大,在已给的数据包错误率(PER)以及接收器灵敏度固定的条件下,传输的距离也越大。另外,天线还有其他不太明显的优点,例如:在某个给定的范围内,设计优良的天线能够发射更多的能量,从而可以提高错误容限化(由干扰或噪声引起的)。同样,接收端良好的调试天线和Balun(平衡器)可以在极小的辐射条件下工作。 最佳天线可以降低PER,并提高通信质量。PER越低,发生重新传输的次数也越少,从而可以节省电池电量。 2、天线原理 天线一般指的是裸露在空间内的导体。该导体的长度与信号波长成特定比例或整数倍时,它可作为天线使用。因为提供给天线的电能被发射到空间内,所以该条件被称为“谐振”。 图2. 偶极天线基础 如图2所示,导体的波长为λ/2,其中λ为电信号的波长。信号发生器通过一根传输线(也称为天线馈电)在天线的中心点为其供电。按照这个长度,将在整个导线上形成电压和电流驻波,如图2所示。 输入到天线的电能被转换为电磁辐射,并以相应的频率辐射到空中。该天线由天线馈电供电,馈电的特性阻抗为50Ω,并且辐射到特性阻抗为377Ω的空间中。

实验一:微带天线的设计与仿真

实验一:微带天线的设计与仿真 一、实验步骤、仿真结果分析及优化 1、原理分析: 本微带天线采用矩形微带贴片来进行设计。 假设要设计一个在2.5GHz 附近工作的微带天线。我采用的介质基片, εr= 9.8, h=1.27mm 。理由是它的介电系数和厚度适中,在2.5GHz 附近能达到较高的天线效率。并且带宽相对较高。 由公式:2 /1212-?? ? ??+= r r f c W ε=25.82mm 贴片宽度经计算为25.82mm 。 2 /1121212 1-?? ? ?? +-+ += w h r r e εεε=8.889; ()()()()8.0/258.0264.0/3.0412.0+-++=?h w h w h l e e εε ?l=0.543mm ; 可以得到矩形贴片长度为: l f c L e r ?-= 22ε=18.08mm 馈电点距上边角的距离z 计算如下: ) 2( cos 2 ) (cos 2)(5010 22z R z G z Y e r in ?===λεπβ 2 20 90W R r λ= (0λ<

计算结果:在这类介质板上,2.5GHz 时候50Ω传输线的宽度为1.212mm 。 2、计算 基于ADS 系统的一个比较大的弱点:计算仿真速度慢。特别是在layout 下的速度令人 无法承受,所以先在sonnet 下来进行初步快速仿真。判断计算值是否能符合事实。 sonnet 中的仿真电路图如下: S11图象如下: 可见,按照公式计算出来的数据大致符合事实上模拟出来的结果。但是发现中心频率发生了偏移,这主要是由于公式中很多的近似引起的。主要的近似是下面公式引起 2 20 90W R r λ= (0λ<

微带线天线研究..

微带天线研究 摘要 通信系统的发展带来了天线行业的勃勃生机,在众多的天线类型中微带天线已成为当前研究的前沿之一,很具有研究前景与实用意义。特别是微带缝隙天线,以其重量轻、剖面薄、平面结构且易与载体共形,馈电网络可与天线结构一起制成等优点已经引起天线工作者的广泛关注。本文简要介绍了微带天线和微带缝隙天线的分类、分析方法、主要参数,然后提出了一种三角形缝隙微带天线。在介质基板的一面一个三角形缝隙,另一面采用一个等腰三角形微带线进行馈电。通过仿真给出了天线的s参数,VSWR和方向图。 关键词:天线参数,微带天线,微带缝隙天线,三角形缝隙微带天线设计

目录 一、绪论 (3) 1.1 简介 (3) 1.2 微带天线的发展 (3) 1.3 微带天线的特点 (3) 二、微带天线基本知识 (4) 2.1 微带天线的辐射机理 (4) 2.2微带天线的分析方法 (4) 2.3微带天线的主要电参数 (5) 2.3.1 输入导纳 (5) 2.3.2 辐射电阻和品质因数 (5) 2.3.3 带宽 (6) 2.3.4 方向性系数、增益和天线效率 (6) 2.3.5 方向图 (7) 2.4 激励方法 (7) 2.4.1 微带馈电 (7) 2.4.2 同轴线馈电 (8) 三、微带缝隙天线 (8) 3.1 矩形缝隙天线 (9) 3.1.1 输入阻抗 (9) 3.1.2 方向图 (11) 3.2 环形缝隙天线 (11) 3.3 锥形缝隙天线天线 (12) 四、三角缝隙宽缝微带天线 (13) 4.1 天线设计与性能 (13) 4.2 软件仿真 (14) 参考文献 (15)

一、绪论 1.1简介 微带天线(microstrip antenna)是在一个薄介质基片上,一面附上金属薄层作为接地板,另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片,利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。微带天线分2 种:①贴片形状是一细长带条,则为微带振子天线。②贴片是一个面积单元时,则为微带天线。如果把接地板刻出缝隙,而在介质基片的另一面印制出微带线时,缝隙馈电,则构成微带缝隙天线。 1.2 微带天线的发展 微带天线的概念早在1953年就由Deschamps提出,但是并未引起工程界的重视。在50年代和60年代只有一些零星的研究,从70年代起,由于微波集成技术的发展以及各种低耗介质材料的出现,微带天线的制作得到了工艺保证。微带天线随着应用领域的快速扩展而开始被广泛的研究和使用。1970年出现了第一批实用的微带天线。这以后微带天线的研究有了迅猛的发展。新形式和新性能的微带天线不断涌现,其中,许多学者和工程师对微带天线的双频、多频操作进行了大量的研究应用。早期发展的结构为堆叠式与共平面式的结构,之后随着频率比、极化要求以及整体天线体积上的要求,并配合不同的馈入方式而有各种不同设计结构出现。例如有使用多个寄生元件或两个独立辐射元件的结构,有利用单一馈源或同时使用两个独立馈源在不同位置的设计,也有利用植入电抗性负载的设计,这些电抗性负载广义而言包括短路同轴微带,嵌入的微带线,短路棒、变容二极管、槽孔等等。在解决微带天线窄频带特性的问题上,各种设计不断推陈出新,所利用的方法也不断被开发并互相结合。例如有使用低介电常数的厚介质基底的设计,植入贴片电阻等损耗性元件的设计,植入集成式电抗性负载的设计,在馈入端设计匹配网络、堆叠结构的设计,寄生元件的设计,植入槽孔以及利用槽孔耦合馈电的方式等等。 但是上述方法也存在不足,有时会影响天线其它性能指标。例如,使用短路探针加载,在缩减天线尺寸的同时,对带来一些缺点,一方面使阻抗匹配依赖于短路探针的位置及其馈电点的距离,给制造公差提出了苛刻的要求,另一方面是带宽缩减,如若使用电抗性元件加载同样会造成带宽缩减,如若使用电阻性器件,虽然有助于展开频带,但是电阻性元件对能量的消耗将降低天线的效率。因此,如何在实现小型化微带天线多频段、宽频带工作性能的同时,兼顾其它天线性能指标,如效率、增益、极化等,已经逐渐成为微带天线研究的热点和难点。 1.3 微带天线的特点 微带天线一般应用在1GHZ---50GHZ,特殊的微带天线也可用在几十兆赫。它的特点主要有: (1)体积小,重量轻,低剖面,能与载体共型,除了在馈电点处要开出引线孔外,不破坏载体的机械结构,不影响载体的空气动力学性能。 (2)天线的散射截面较小;不需要背腔。 (3)电性能多样化。不同设计的微带元,其最大辐射方向可以从边射到端射范围内调整;可以工作在双频或多频;稍稍改变亏点位置就可以得到线极化和圆极化。 (4)能和有源器件,电路集成为统一的组件,适合组合式设计;利于大规模生产,降低了成本。 (5)频带较窄;增益低。 (6)有损耗,因此效率较低。 (7)端射性能差;可能存在表面波。 (8)单个微带天线的效率容量较低。

西电随机信号分析大作业

随机信号分析大作业 学院:电子工程学院 班级:021151 学号:02115037 姓名:隋伟哲

第一题:设有随机信号X(t)=5cos(t+a),其中相位a是在区间(0,2π)上均匀分布的随机变量,使用Matlab编程产生其三个样本函数。 解: 源程序如下: clc;clear; C=2*pi*rand(1,3);%在[0,2π]产生均匀分布的相位角 t=1:.1:80; y1=5*cos(t+C(1)); %将产生的随机相位角逐一代入随机过程中 y2=5*cos(t+C(2)); %将产生的随机相位角逐一代入随机过程中 y3=5*cos(t+C(3)); %将产生的随机相位角逐一代入随机过程中 plot(t,y1,'r-'); hold on; plot(t,y2,'g--'); hold on; plot(t,y3,'k-'); xlabel('t');ylabel('X(t)'); grid on;axis([0 30 -8 8]); title('随机相位的三条样本曲线'); 产生的三条样本曲线:

第二题:利用Matlab程序设计一正弦型信号加高斯白噪声的复合信号。(1)分析复合信号的功率谱密度、幅度分布特性; (2)分析复合信号通过RC积分电路后的功率谱密度和相应的幅度分布特性; (3)分析复合信号通过理想低通系统后的功率谱密度和相应的幅度分布特性。 解:设定正选信号的频率为10HZ,抽样频率为100HZ x=sin(2*pi*fc*t)

(1)正弦函数加上高斯白噪声: y=awgn(x,10) y 的幅度分布特性可以通过傅里叶变换得到: Y(jw)=fft(y) y 的功率谱密度: G(w)=Y(jw).*conj(Y(jw)/length(Y(jw))) 随机序列自相关函数的无偏估计公式为: 1 01()()()N m xx n R m x n x n m N m --==+-∑ 01m N ≤≤- (2)复合信号 y 通过RC 积分电路后得到信号y2 通过卷积计算可以得到y2 即:y2= conv2(y,b*pi^-b*t) y2的幅度分布特性可以通过傅里叶变换得到: Y2(jw)=fft(y2) y2的功率谱密度: G2(w)=Y2(jw).*conj(Y2(jw)/length(Y2(jw))) (3)复合信号 y 通过理想滤波器电路后得到信号y3 通过卷积计算可以得到y3 即:y3=conv2(y,sin(10*t)/(pi*t)) y3的幅度分布特性可以通过傅里叶变换得到: Y3(jw)=fft(y3) y3的功率谱密度: G3(w)=Y3(jw).*conj(Y3(jw)/length(Y3(jw)))

微带天线仿真设计(5)讲解

太原理工大学现代科技学院 微波技术与天线课程设计 设计题目:微带天线仿真设计(5) 专业班级 学号 姓名 指导老师

专业班级 学号 姓名 成绩 设计题目:微带天线仿真设计(5) 一、设计目的: 通过仿真了解微带天线设计 二、设计原理: 1、微带天线的结构 微带天线是由一块厚度远小于波长的介质板(成为介质基片)和(用印刷电路或微波集成技术)覆盖在他的两面上的金属片构成的,其中完全覆盖介质板一片称为接触板,而尺寸可以和波长想比拟的另一片称为辐射元。 微带天线的馈电方式分为两种,如图所示。一种是侧面馈电,也就是馈电网络与辐射元刻制在同一表面;另一种是底馈,就是以同轴线的外导体直接与接地板相连,内导体穿过接地板和介质基片与辐射元相接。 微带天线的馈电 (a )侧馈 (b )底馈 2、微带天线的辐射原理 用传输线模分析法介绍矩形微带天线的辐射原理。矩形贴片天线如图: … …………… …… …… …… … …装 …… …… …… …… … …… …… …… 订… …… … …… …… …… …… …… … …线 …… …… …… …… … …… …… ……

设辐射元的长为L,宽为ω,介质基片的厚度为h。现将辐射元、介质基片和接地板视为一段长为L的微带传输线,在传输线的两端断开形成开路,根据微带传输线的理论,由于基片厚度h<<λ,场沿h方向均匀分布。在最简单的情况下,场沿宽度ω方向也没有变化,而仅在长度方向(L≈λ/2)有变化。在开路两端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量,两垂直分量方向相反,水平分量方向相同,因而在垂直于接地板的方向,两水平分量电场所产生的远区场同向叠加,而两垂直分量所产生的场反相相消。因此,两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙,缝的电场方向与长边垂直,并沿长边ω均匀分布。缝的宽度△L≈h,长度为ω,两缝间距为L≈λ/2。这就是说,微带天线的辐射可以等效为有两个缝隙所组成的二元阵列。 经过查阅资料,可以知道微带天线的波瓣较宽,方向系数较低,这正是微带天线的缺点,除此之外,微带天线的缺点还有频带窄、损耗大、交叉极化大、单个微带天线的功率容量小等.在这个课设中,借助EDA仿真软件Ansoft HFSS进行设计和仿真。Ansoft公司推出的基于电磁场有限元方法(FEM)的分析微波工程问题的三维电磁仿真软件,Ansoft HFSS 以其无与伦比的仿真精度和可靠性,快捷的仿真速度,方便易用的操作界面,稳定成熟的自适应网格剖分技术,使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准,并已广泛应用于航

(整理)天线原理与设计习题集解答_第8_11章.

第八章 口径天线的理论基础(8-1) 简述分析口径天线辐射场的基本方 法。 答:把求解口径天线在远区的电场问题分为两部分: ①. 天线的内部问题; ②. 天线的外部问题; 通过界面上的边界条件相互联系。 近似求解内部问题时,通常把条件理想化,然后把理想条件下得到的解直接地或加以修正后作为实际情况下的近似解。这样它就变成了一个与外部问题无关的独立的问题了。 外部问题的求解主要有: 辅助源法、矢量法,这两种是严格的求解方法; 等效法、惠更斯原理法、几何光学法、几何绕射法,这些都是近似方法。 (8-2) 试述几何光学的基本内容及其在口径天线设计中的应用。 答:在均匀的媒质中,几何光学假设能量沿着射线传播,而且传播的波前(等相位面)处处垂直于射线,同时假设没有射线的区域就没有能量。 在均匀媒质中,射线为直线,当在两种媒质的分界面上或不均匀媒质传播时,便发生反射和折射,而且完全服从光的反射、折射定律。 B A l nds =? 光程长度: 在任何两个给定的波前之间,沿所有射线路径的光程长度必须相等,这就是光程定律。''PdA P dA = 应用: ①. 可对一个完全聚焦的点源馈电的天线系统,求出它在给定馈源功率方向图 为P(φ,ξ)时,天线口径面上的相对功率分布。 ②. 对于完全聚焦的线源馈电抛物柱面天线系统,口径上的相对功率分布也可 用同样类似的方法求解。 (8-3) 试利用惠更斯原理推证口径天线的远区场表达式。 解:惠更斯元产生的场: (1cos )2SP j r S SP jE dE e r βθλ-?= ?+?? 222)()(z y y x x r S S SP +-+-= r , r sp >>D (最大的一边)

西电数字信号处理大作业

第二章 2.25 已知线性时不变系统的差分方程为 若系统的输入序列x(x)={1,2,3,4,2,1}编写利用递推法计算系统零状态响应的MATLAB程序,并计算出结果。 代码及运行结果: >> A=[1,-0.5]; >> B=[1,0,2]; >> n=0:5; >> xn=[1,2,3,4,2,1]; >> zx=[0,0,0];zy=0; >> zi=filtic(B,A,zy,zx); >> yn=filter(B,A,xn,zi); >> figure(1) >> stem(n,yn,'.'); >> grid on;

2.28图所示系统是由四个子系统T1、T2、T3和T4组成的,分别用单位脉冲响应或差分方程描述为 T1: 其他 T2: 其他 T3: T4: 编写计算整个系统的单位脉冲响应h(n),0≤n≤99的MATLAB程序,并计算结果。 代码及结果如下: >> a=0.25;b=0.5;c=0.25; >> ys=0; >> xn=[1,zeros(1,99)]; >> B=[a,b,c]; >> A=1; >> xi=filtic(B,A,ys); >> yn1=filter(B,A,xn,xi); >> h1=[1,1/2,1/4,1/8,1/16,1/32]; >> h2=[1,1,1,1,1,1]; >> h3=conv(h1,h2); >> h31=[h3,zeros(1,89)]; >> yn2=yn1+h31; >> D=[1,1];C=[1,-0.9,0.81]; >> xi2=filtic(D,C,yn2,xi); >> xi2=filtic(D,C,ys); >> yn=filter(D,C,yn2,xi); >> n=0:99; >> figure(1) >> stem(n,yn,'.'); >> title('单位脉冲响应'); >> xlabel('n');ylabel('yn');

基于ADS的微带缝隙天线的仿真设计

课程设计说明书 题目:基于ADS的微带缝隙天线的仿真设计 学院(系): 年级专业: 学号: 学生姓名: 指导教师: 教师职称:

基于ADS的微带缝隙天线的仿真设计 摘要:通信系统的发展带来了天线行业的勃勃生机,在众多的天线类型中微带天线已成为当前研究的前沿之一,具有广阔的前景与实用意义。特别是微带缝隙天线,以其重量轻、剖面薄、平面结构且易与载体共形,馈电网络可与天线结构一起制成等优点已经引起天线工作者的广泛关注。本文就设计一个中心频率工作为880MHz,相对带宽为B=5%,介质板厚度h=1.6mm,损耗角正切tanδ=0.0018,介电常数为Er=2.3的微带缝隙天线展开研究以及仿真和优化。 关键词:ADS;微带缝隙天线;仿真设计; Design of microstrip slot antenna based on ADS simulation Abstract: Communication system development has brought the antenna the vitality of the industry, in many types of antenna microstrip antenna has become one of the forefront of current research, has broad prospects and practical significance. Microstrip slot antenna, in particular, with its light weight, thin section, flat structure and easy with conformal carrier, feeding the advantages of network can be made with the antenna structure has caused extensive concern of antenna workers. In this paper, the design of a work center frequency is 880 MHZ, relative bandwidth is B = 5%, medium plate thickness h = 1.6 mm, loss tangent tan delta = 0.0018, the dielectric constant of Er = 2.3 microstrip slot antenna study and simulation and optimization. Key words: ADS; Microstrip slot antenna. The simulation design; 学习目的

卫星大作业设计

卫星移动通信系统设计一、主要技术指标 1)主要覆盖东南亚地区(92°E~140°E ,10°S~23°26’N),地面终端为手持机。 2)地球同步轨道,卫星轨道的高度为36000km。 3)波束:卫星天线有140 个点波束,EIRP:73dBW,G/T: 15.3dB/K。 4)支持数据速率9.6kbps, 至少能提供10,000路双向信道。 5)频段:L波段,上行1626-1660MHz,下行1525-1559MHz。 二、总体技术方案 1.系统组成 卫星通信系统主要由卫星星载转发器、地球站接收和发送设备组成。系统组成如图(1)所示,从图中可以看出这些设备是如何构成系统,以提供端到端的链路的(用户终端→信息编码→调制器→上变频器→功率放大器→卫星接收、下变频→解调、路由→上变频、发射→接收机与解调器→用户终端)。 发送端输入的信息经过处理和编码后,进入调制器对载波进行调制;已调的中频信号经上变频器将频率搬移到所需的上行射频频率,最后经过高功率放大器放大后,馈送到发送天线发往卫星。卫星转发器除了对所接收的上行信号提供足够的增益外,还进行必要的处理(频率变换、译码、编码等)。卫星发射天线将信号经下行链路送至接收地球站。地球站首先将接收的微弱信号送人低噪声放大模块和下

变频器。低噪声放大模块的前端是具有低噪声温度的放大器,以保证接收信号的质量。下变频器、解调和解码与发送端的编码、调制和上变频对应。 图(1)星载和地球站设备 2.系统的传输技术体制 (1)信号调制方式(2-PSK ) 二相相移键控(BPSK)是相移键控中最简单的一种形式,相移大小为 180°,又可称为2-PSK 。简单来说,就是二进制信号的0和1,分别用载波相位0和π或π/2和?π/2 来表示。表达式为 S BPSK t =[ a k g t ?kT b k ]cos ?(ω0t) 式中a k 为二进制数字,a k 为+1的概率为P ,a k 为-1的概率为(1-P ) 采用BPSK 调制方式时,发送端以某个相位作为基准,因而在接

HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计报告

基于HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计 实验目的:运用HFSS的仿真能力对矩形微带天线进行仿真实验内容:矩形微带天线仿真:工作频率 天线结构尺寸如表所示: 一、新建文件、重命名、保存、环境设置。 (1)、菜单栏File?save as,输入Antenna,点击保存。 (2).设置激励终端求解方式:菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ,点击OK (3)、设置模型单位:3D Modeler>Units 选择mm,点击OK (4)、菜单栏Tools>>Options>>Modeler Options, 勾选” Edit properties of new pri ” ,点击OK 二、建立微带天线模型 (1)点击三仓U 建GND,起始点:x:0 ,y:0 ,z: ,dx:,dy:32,dz:

(2) 介质基片:点击 :比,:x:0, y:0 , z:0。dx: , dy: 32 , dz:-, 修改名称为Sub,修改 材料属性为 Rogers RT/Duriod 5880,修改颜色为绿色 点击OK (3) 建立天线模型patch , 点击^已,x:,y: 8, z:0 ,dx: ,dy: 16 ,dz: 命名为patch ,点击OK (4) 建立天线模型微带线 MSLine 点击’硏,x:,y: 0, ,z: 0 , dx: ,dy: 8 ,dz:, 命名为MSLine,材料pec,透明度 选中 Patch 和 MSLine,点击 Modeler>Boolean>Unite (5) 、建立端口。创建供设置端口用的矩形,该矩形连接馈线与地 Modeler>Grid Plane>XZ ,或者设置回厂刁冈 习 点击 e ,创建Port 。命名为port 双击 Port 下方 CreatRectangle 输入:起始点:x: ,y: 0,z:-,尺寸:dx: ,dy: 0 ,dz: (6) 、创建 Air 。 点击1 ,x:-5 ,y:-5 ,z:, dx:, dy:42, dz: 修改名字为Air ,透明度. 三、设置边界条件和端口激励。 (1)设置理想金属边界:选择 GND 右击Assign Boundaries>>Pefect E 将理想边界命名为:PerfE_GND ,点击OK (2)、设置边界条件:选择 Port ,点击 Assign Boundaries>>Pefect E 在对话框中将其命名为 PerfE_Patch ,点击0K ,透明度。 修改名称为GND,修改材料属性为pec ,

西电物联网选修大作业

物联网结课作业物联网下的智能物流 学院:电子工程学院 学号:02111460 姓名:黎铖

引言 我国大多数物流服务企业是从传统运输、仓库企业转变过来的,相当一部分的物流企业只是停留在传统的简单服务的基础上,还不能为客户提供信息共享,不能利用现在的信息技术和信息网络来整合物流资源、管理物流从而提高物流企业的竞争力。随着信息系统的不断完善以及RFID技术在物流业的应用,使得物流业进入智能化,优化了物流流程。那么如何更加有效促进我国物流产业实现智能化?这些都需要我们共同探讨的问题。 一、物联网简介 在对物联网的所有定义中,如果从技术的角度出发可以定义为:物联网是把所有的物品通过射频等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。“物联网=无线射频标签+ Internet”。其中,无线射频识别技术、RFID或称射频识别技术是从二十世纪90 年代兴起的一项非接触式自动识别技术。将物品的电子产品编码EPC(存储在无线射频识别RFID 标签上)。其中,电子产品编码EPC 是物品的全球唯一标识,包括物品的各种信息,,像名称、产地、类别等等所有自然信息,无线射频识别RFID 标签包含块硅芯片和一根天线,分别起到存储和发射作用。当读取无线射频识别EPC 标签时,它可以与一些动态数据连接,将物品的所有信息显示出来。这样我们再进入超市购物时,运用物联网技术的超市就会是这样了,消费者在超市买单时,不用排队等着刷条形码,购物车里的物品只需要穿过感应门就全部被感应到并算出总价了。这只是物联网在物流产业中一个简单的应用,那么将物联网完全运用到物流产业将使物流产业走向高端化,形成智能物流。 二、智能物流的概念 智能物流是基于互联网、物联网技术的深化应用,利用先进的信息采集、信息处理、信息流通、信息管理、智能分析技术,智能化地完成运输、仓储、配送、包装、装卸等多项环节,并能实时反馈流动状态,强化流动监控,使货物能够快速高效地从供应者送达给需求者,从而为供应方提供最大化利润,为需求方提供最快捷服务,大大降低自然资源和社会资源的消耗,最大限度地保护好自然生态环境。

用ADS设计微带天线

用ADS 设计微带天线 一、原理 本微带天线采用矩形微带贴片来进行设计。 假设要设计一个在2.5GHz 附近工作的微带天线。我采用的介质基片, εr= 9.8, h=1.27mm 。理由是它的介电系数和厚度适中,在2.5GHz 附近能达到较高的天线效率。并且带宽相对较高。 由公式:2 /1212-? ? ? ??+=r r f c W ε=25.82mm 贴片宽度经计算为25.82mm 。 2 /1121212 1-?? ? ?? +-+ += w h r r e εεε=8.889; ()()()()8.0/258.0264.0/3.0412.0+-++=?h w h w h l e e εε ?l=0.543mm ; 可以得到矩形贴片长度为: l f c L e r ?-= 22ε=18.08mm 馈电点距上边角的距离z 计算如下: ) 2( cos 2 ) (cos 2)(5010 2 2z R z G z Y e r in ?===λεπβ 2 20 90W R r λ= (0λ<

计算结果:在这类介质板上,2.5GHz时候50Ω传输线的宽度为1.212mm。 二、计算 基于ADS系统的一个比较大的弱点:计算仿真速度慢。特别是在layout下的速度令人无法承受,所以先在sonnet下来进行初步快速仿真。判断计算值是否能符合事实。 sonnet中的仿真电路图如下:

S11图象如下: 可见,按照公式计算出来的数据大致符合事实上模拟出来的结果。但是发现中心频率发生了偏移,这主要是由于公式中很多的近似引起的。主要的近似是下面公式引起 2 20 90W R r λ= (0λ<

(重要)ETC 系统5.8GHz 微带二元天线阵列设计与仿真

ETC系统5.8GHz微带二元天线阵列设计与仿真 代玲玉1,张立华2 1. 武汉理工大学电信系,武汉(430070) 2. 总装驻3303厂军事代表室,武汉(430200) E-mail:sunlit1986@https://www.doczj.com/doc/466711346.html, 摘要:本文介绍了几种常用的天线,简要分析微带贴片天线工作原理,设计一种适用于ETC系统的工作在5.8GHz的微带二元贴片天线阵列。并通过Ansoft HFSS V9.2软件仿真分析,结合Smith V2.0进行阻抗匹配,得到天线的方向图、输入阻抗以及S参数,仿真结果较好,为实际天线制作与测试提供十分有价值的参考信息。 关键词:ETC系统;5.8GHz;微带二元天线阵;Ansoft HFSS V9.2;Smith V2.0 1 引言 随着社会的高速发展,交通阻塞、拥挤现象日趋严重,各国家利用电子、通信等高新技术来改造现有道路运输系统和管理体系,依此来大幅度提高路网通行能力和服务质量。 ETC(Electronic Toll Collection)即电子不停车收费系统,是一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统。使用该系统,车主通过收费站时不需要停车,耗时不到两秒,该收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。 ETC系统通过安装于车辆上的车载装置和安装在收费站车道上的天线之间进行无线通信和信息交换。车辆自动识别技术是其中最重要的技术,采用工作波段在5.8GHz的微波非接触式ID卡来完成识别工作,而天线是实现该项技术的重要元件。其中采用Ansoft HFSS V9.2软件对所需天线进行仿真设计可以直观地看到天线的特性,减少很多工作量,进而更快更准确地设计出符合实际需求的天线[1]。 2天线 天线的作用是把传输结构上的导波转换成自由空间波。IEEE官方对天线的定义:“发射或接收系统中,经设计用于辐射或接收电磁波的部分。”时变的电流和被加速的电荷都可以产生辐射,辐射产生的电磁能量能够在空间中传播。天线能够定向辐射和接收电磁能量[2]。 天线按照工作性质可以分为发射天线和接收天线;按照用途可以分为通信天线、雷达天线、广播天线和电视天线等;按照波段可以分为长波天线、中波天线和短波天线等。一般常见的天线结构为县天仙、环天线、(反射)面天线、喇叭天线、介质天线、微带天线和裂缝天线等,如图1所示。为了实现特定的工程任务,天线经常也组成天线阵列。 线天线环天线微带天线

西电数字信号处理大作业-浅谈奈奎斯特频率采样和压缩感知

浅谈奈奎斯特频率采样和压缩感知信息技术的飞速发展使得人们对信息的需求量剧增。现实世界的模拟化和信号处理工具的数字化决定了信号采样是从模拟信源获取 数字信息的必经之路。在信号和图像处理领域,凡是涉及到计算机作为处理工具的场合,所面临的首要问题就是模拟信号的数字化问题,然后再对得到的离散的样本进行各种处理。连续信号转化为离散的数字化信号的过程称为采样。对模拟信号采样所得的离散数字信号能否代表并恢复成原来的连续模拟信号呢?如能恢复应具备什么样的条 件呢?这个问题直接关系到是否可以用数字处理工具和数字化的方 法处理模拟信号。 一奈奎斯特频率采样 奈奎斯特采样定理给我们提供了如何采样的重要理论基础。它指出,如果信号是带限的,采样速率必须达到信号带宽的两倍以上才能精确重构信号。事实上,在音频和可视电子设备、医学图像设备、无线接收设备等设备中的所有信号采样协议都隐含了这样的限制。奈奎斯特采样定理至出现以来一直是数字信号和图像处理领域的重要 理论基础,它支撑着几乎所有的信号和图像处理过程,包括信号和图像的获取、存储、处理、传输等。 采样定理,又称香农采样定理,奈奎斯特采样定理,是信息论,特别是通讯与信号处理学科中的一个重要基本结论.E.T.Whittaker (1915年发表的统计理论),克劳德·香农与Harry Nyquist都对它

作出了重要贡献。另外,V. A. Kotelnikov 也对这个定理做了重要贡献。 采样是将一个信号(即时间或空间上的连续函数)转换成一个数值序列(即时间或空间上的离散函数)。采样定理指出,如果信号是带限的,并且采样频率高于信号带宽的一倍,那么,原来的连续信号可以从采样样本中完全重建出来。带限信号变换的快慢受到它的最高频率分量的限制,也就是说它的离散时刻采样表现信号细节的能力是有限的。采样定理是指,如果信号带宽小于奈奎斯特频率(即采样频率的二分之一),那么此时这些离散的采样点能够完全表示原信号。高于或处于奈奎斯特频率的频率分量会导致混叠现象。大多数应用都要求避免混叠,混叠问题的严重程度与这些混叠频率分量的相对强度有关。 1 采样简介 从信号处理的角度来看,此采样定理描述了两个过程:其一是采样,这一过程将连续时间信号转换为离散时间信号;其二是信号的重建,这一过程离散信号还原成连续信号。 连续信号在时间(或空间)上以某种方式变化着,而采样过程则是在时间(或空间)上,以T为单位间隔来测量连续信号的值。T称为采样间隔。在实际中,如果信号是时间的函数,通常他们的采样间隔都很小,一般在毫秒、微秒的量级。采样过程产生一系列的数字,称为样本。样本代表了原来地信号。每一个样本都对应着测量这一样

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