导读:本文包含了共形承载微带天线论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:叁维正交机织结构,共形承载天线,圆极化天线,双频天线
共形承载微带天线论文文献综述
俞生海[1]（2018）在《基于叁维机织复合材料双频和圆极化共形承载微带天线的研究》一文中研究指出随着复合材料的快速发展以及飞行器轻量化小型化的要求,除了需要设计更多与飞行器共形的天线元件,以减少突出结构天线形式对空气动力学的影响外;同时还需要赋予天线结构具有承受力学载荷的能力,即天线结构成为飞行器承力结构部件的一部分,达到使天线结构既可以传输电磁信号又可以具有优良的承力性能,从而真正实现共形承载一体化天线结构。由于电磁环境的复杂性,在天线通讯过程中,通常出现信号干扰和单频信号传输不畅等问题,通过采用圆极化和双频天线形式,可以很好的解决上述问题,目前这两种天线类型已广泛应用于雷达通信和电子侦察等领域。在力学承载方面,由于叁维正交机织复合材料具有在厚度方向上,多层经纬纱正交排列同时采用Z纱将多层固结在一起的结构,使其具有优异的抗冲击性和抗分层性,同时,叁维正交结构的完整性好,天线与其共形利于保持天线结构不易被破坏,维持稳定的电磁性能。基于上述背景,本文提出叁维正交机织复合材料圆极化/双频天线结构,通过仿真设计、固化成型等实现了此类复合材料共形天线形式,而后对天线电磁性能、整体结构力学性能进行了系统测试和分析;此外,由于此类天线是纺织结构天线,对纱线结构配置对天线性能的影响也做了必要的分析,上述工作为今后纺织复合材料天线的发展提供了一定的数据基础。具体内容如下:在第一部分工作中,主要从天线电磁理论和仿真模拟出发,设计出工作频率为1.9GHz的圆极化天线以及工作频率为1.9GHz和2.45GHz的双频天线。通过运用天线设计经典公式,结合圆极化天线和双频天线的理论,在圆极化天线矩形贴片处以切角形成扰动方式实现圆极化设计;双频天线矩形贴片中采用对角线馈电方式,使贴片上的垂直边同时辐射不同频率实现双频设计。最后利用电磁仿真软件模拟优化,得到工作频率、回波损耗、轴比、带宽等都符合要求的设计结果。在第二部分工作中,主要从实际工艺参数出发,织造以及制备叁维正交机织复合材料天线。首先采用叁维正交机织织造工艺,实现了包含天线辐射元、天线介质基板、接地板的叁维织物天线预制件结构;而后通过采用真空辅助树脂转移成型(VARTM)工艺制备成复合材料天线,并进行阻抗匹配和馈电焊接工作。在第叁部分工作中,针对两种复合材料天线形式即复合材料圆极化天线和复合材料双频天线,进行了电磁性能测试和结构-电磁响应的分析,同时通过比较实测和仿真结果差异,对天线结构进行改进,制备出符合设计要求的复合材料天线。最终得到的圆极化天线工作频率为1.93GHz,回波损耗S11为-15.83dB,带宽7.0%,E面增益值11.04dB,H面增益值4dB,部分角度范围实现圆极化效果;双频天线工作频率分别为1.855GHz和2.471GHz,回波损耗S11值分别为-18.67dB和-20.09dB,带宽分别达到6.9%和11.7%,1.855GHz和2.471GHz的E面增益分别为4.36dB和-7.47dB,H面增益分别为2.53dB和-8.01dB。在第四部分工作中,主要对叁维正交机织复合材料天线的力学性能和冲击破坏进行测试分析。对叁组天线(不覆铜、单面覆铜、双面覆铜)结构,从拉伸、弯曲和冲击叁方面进行力学测试,分析了导电纤维在共形承载天线中对整体力学性能的影响,以及天线在不同程度破坏后的性能对比分析。结果表明,虽然导电纤维含量增加会降低天线整体拉伸性能和弯曲性能,但是天线在遭受局部破坏变形时,依旧可以正常工作。综上所述,本文主要从设计、织造制备和天线力电性能叁方面,对叁维正交机织复合材料双频和圆极化天线进行整体研究。本文的工作为叁维正交机织在天线圆极化和双频共形承载天线方向的发展提供一定的研究基础。(本文来源于《东华大学》期刊2018-01-05）
许福军[2]（2011）在《叁维机织复合材料为基础的共形承载侧馈微带天线的仿真设计和性能研究》一文中研究指出智能系统的主要部件包括传感器,激励器,信息处理器和信号传输装置。天线作为无线信号的主要传输装置,在智能系统中起着至关重要的作用。因此,理想的智能结构首先要解决的是其信息发射和接收能力。随着航天工业,信息产业和社会需求的不断发展,人们对天线装置的电磁学性能和机械性能的要求也越来越高。微带天线由于低剖面易共形的特点,具有更好的隐身性和可靠性,被广泛应用于各个领域。多数的智能天线系统采用铺层结构的纤维增强复合材料或者叁明治结构复合材料作为基础材料。然而,这种天线结构的最大缺点是在受力时容易产生分层破坏导致天线性能失效。由于厚度方向上捆绑纱的存在,叁维机织复合材料具有很好的结构完整性和抗分层能力。如果将叁维机织复合材料与微带天线相结合可以得到良好机械性能和电磁学性能的叁维机织复合材料天线结构,从而提高传统天线和其他新型天线结构的抗分层能力。这种叁维机织复合材料结构微带天线的研究对我国的航天飞行器,船舰的隐形技术的发展以及公安部门的侦察工作都有重要意义。本论文重点针对叁维机织复合材料侧馈微带天线的仿真设计,天线电磁学性能的影响因素和天线结构力学性能进行系统性的理论和实验研究。本论文研究的目的是：1.建立叁维机织复合材料侧馈微带天线仿真模型并系统研究影响天线性能的结构参数和其它因素。2.制作叁维机织复合材料侧馈微带天线,并研究其电磁学性能和抗冲击性能。3在天线性能影响因素的仿真分析的基础上,进一步优化叁维机织复合材料侧馈微带天线的设计,以提高天线的增益。4.系统的研究分析叁维机织复合材料侧馈微带天线结构的力学性能和破坏模式。以下是本研究的具体内容和结果：首先,采用微带天线设计理论和电磁学仿真软件对叁维机织复合材料侧馈微带天线进行结构设计和性能仿真；依据仿真设计的相关结论,制作叁维机织复合材料天线并进行天线性能测试。在仿真过程中,建立了二维片状网格模型,叁维长方体网格模型和叁维圆柱体网格模型。结果显示,二维片状网格模型具有建模简单、计算量小、容易求解等特点；叁维长方体网格模型可以模拟铜丝在厚度方向上的影响,也可以模拟铜丝网格的织物结构；叁维圆柱体网格模型最接近铜丝的实际形态,准确性更高。基于以上的仿真研究工作,实际制作了以芳纶乙烯基板和玻纤乙烯基板作为基板材料的天线,并对天线进行了驻波比和方向图特性测试。测试结果表明,玻纤乙烯基天线在共振频率1.31GHz时驻波比为1.18,芳纶乙烯基天线在共振频率1.32GHz时驻波比为1.05,两组天线的驻波比均能满足天线正常工作要求。方向图测试结果表明两组天线的方向图形状与传统天线类似,具有很好的定向性。通过以上测试,初步证实了此类天线较好的电磁性能。但两组叁维机织复合材料天线增益的测试结果是-4.7dB和-5.9dB,需要进一步提高。通过对天线的冲击测试表明,叁维机织复合材料天线在15焦耳的能量的冲击下驻波比仍为1.25,证实了叁维机织复合材料微带天线比其它共形承载天线更加优异的结构稳定性和抗冲击性能。其次,为了优化叁维机织复合材料天线的性能,我们通过仿真方法从理论上进一步分析了影响天线性能的主要因素,包括：辐射单元中导电纱线的织造方向、织造结构、织造密度和有无树脂覆盖等,并进行了实验验证。具体如下：(1)在导电纱线的织造方向对天线性能的影响研究中,当导电纱线沿馈电方向织造时,天线在共振频率1.39GHz时驻波比为1.4,增益为-3.7dB；当导电纱线沿垂直馈电方向织造时,天线在共振频率1.35 GHz时驻波比为1.2,增益为-5.3dB。结果表明,辐射单元中导电纱线沿馈电方向织造时,天线具有更精确的共振频率和更高的增益性能。(2)在导电纱线的织造结构对天线性能影响的研究中,探讨了辐射单元中导电纱线为正交结构和平纹结构的天线。结果显示,正交结构天线的驻波比为1.05,具有很好的方向图特性；而平纹结构的驻波比为1.87,并且方向图中具有明显的旁瓣,说明平纹结构中导电纱线弯曲起伏的形态造成了辐射的偏移,影响了天线的驻波比和方向图特性。(3)在辐射单元中导电纱线织造密度对天线性能影响的研究中,当导电纱线的直径与导电纱线的间距比为1时,天线在共振频率1.49GHz时驻波比为1.4,增益2.9dB；当导电纱线的直径与间距比为1：4时,天线在共振频率1.31GHz时驻波比为3.9,增益下降至1.5dB。结果表明当导电纱线的直径与间距比小于1时,天线的驻波比和方向图性能会随着导电纱线织造密度的下降而降低。说明保证导电纱线较高的织造密度对叁维机织复合材料天线的性能有重要的影响。(4)在研究树脂覆盖层对天线性能的影响中,通过仿真方法系统的探讨了树脂覆盖层的厚度,介电常数和介电损耗角正切对天线性能的影响,并运用改进的真空辅助树脂传递成型工艺实现了无树脂覆盖层的天线。结果显示,无树脂覆盖的天线具有更准确的共振频率性能,同时天线增益为0.5dB比有树脂覆盖层的天线的增益(-3.6dB)明显提高。由于大多数的纺织结构天线都是将导电纱线织入到结构件中,所以以上内容的研究不仅可以优化叁维机织复合材料天线的性能,而且对其它类型纺织结构天线也有重要的借鉴作用。最后,在叁维机织复合材料天线电磁学性能研究基础上,对天线结构的力学性能进行系统的研究和分析。研究了双面覆铜丝板,单面覆铜丝板和聚四氟乙烯覆铜板的拉伸、压缩、弯曲和冲击性能,具体如下：(1)对拉伸测试结果的分析表明,单面覆铜丝板具有最好的拉伸性能,其中归一化强度为1614MPa,比双面覆铜丝板和四氟乙烯覆铜板分别高出25%和92%；归一化拉伸模量为112GPa,比双面覆铜丝板和聚四氟乙烯覆铜板分别高出60%和155%。叁维机织复合材料覆铜丝板的优异的拉伸性能主要是由于叁维机织复合材料中纱线完全伸直,充分发挥出增强作用,并且玻纤与乙烯基树脂的良好的界面粘附性所致。(2)对压缩测试结果的分析表明,单面和双面覆铜丝板的归化压缩强度为663.9MPa和721.8MPa远高于聚四氟乙烯覆铜板266.4MPa。原因是厚度方向的捆绑纱使叁维机织复合材料整体性好且受力分布均匀；而铺层结构的聚四氟乙烯覆铜板受压时容易产生层间开裂和滑移导致压缩强度较差。(3)对弯曲测试的结果分析表明,单面覆铜丝板具有最高的归一化弯曲强度为963.6MPa,比双面覆铜丝板和聚四氟乙烯覆铜板分别高出26%和31%；同时单面覆铜丝板和双面覆铜丝板归一化弯曲模量分别为60.3GPa和60.9GPa,高于聚四氟乙烯覆铜板25%左右。叁维机织复合材料覆铜丝板的优异的弯曲性能也是由良好的整体性和界面性能导致。(4)对冲击测试结果的分析表明,聚四氟乙烯覆铜板、双面覆铜丝板和单面覆铜丝板的归一化抗冲击韧性分别为206.3KJ/m2,74.7 KJ/m2和31.1 KJ/m2。叁维机织结构的覆铜丝板的冲击性能可以通过采用聚四氟乙烯等热塑性树脂进行增韧提高。综合以上力学性能研究及其破坏模式的分析表明,叁维机织结构的覆铜丝板具有良好的力学性能和抗分层能力以及结构整体性。以上研究工作表明,设计制作以叁维机织复合材料为基础的共形承载侧馈微带天线完全可行。所设计的此种结构天线相比传统微带天线和其它共形承载天线具有更好的结构完整性和抗分层能力。在对辐射单元中导电纱线的织造方向、织造结构、织造密度和有无树脂覆盖等因素对天线性能影响的分析基础上,实现了天线性能优化,同时为此类结构的纺织天线的设计提供了理论基础。此外,对天线结构力学性能测试和破坏模式的分析,为复合材料结构共形承载天线的优化和研究提供了必要的数据支持。(本文来源于《东华大学》期刊2011-06-18）
蒋牧文[3]（2010）在《基于正交机织复合材料的共形承载微带天线阵列的研究》一文中研究指出天线作为无线信号的接收和发射端在各个领域都有广泛而重要的应用。然而传统天线存在外形突出,空气阻力大,易于被发现等问题。随着二十世纪90年代迅速发展起来的“智能材料”的感念的推广,如智能蒙皮一类的技术迅速发展,出现了将智能元件嵌入到结构件里面,提高结构件的效率的设计。同时,出于高性能航空器对于空气动力,隐身性能和对天线结构强度等的高要求,采用微带天线与复合材料层合板或叁明治中空结构相结合的办法,将微带天线嵌入到结构中,与航天器共形,以克服传统天线在结构上的缺陷的共形承载天线结构被广泛关注。但是,单元天线结构在远距离通信时常常无法达到高增益的要求,为提高增益,必然提高天线的电学尺寸即提高单个天线物理尺寸或者多个辐射单元规则排列共同工作的阵列结构。由于频率,飞行器外形和制作工艺的限制,无限提高单元天线的尺寸不现实也不必要,相比之下,通过扩展能实现扫描,单个单元破坏仍然能工作的阵列结构,具有更强的扩展性和实用性。同时叁维机织结构能很好的克服航空器上应用的传统层合板与叁明治结构复合材料受冲击都易于分层破坏从而造成天线结构的破坏失效的弱点。将二者结合起来的天线结构设计对先进飞行器,舰艇等的隐形与性能提高都有重要意义。本文采用E型玻璃纤维作为增强纤维,乙烯基树脂作为增强基制作介质基板,设计并制作了两种微带天线阵列结构和相应的馈电网络。本课题使用天线模拟仿真软件(Ansoft HFSS),推导建立了分析模型,分析了不同阻抗匹配网络在叁维机织复合材料上的具体表现和可行性。对于1×2阵列,利用单元模拟获得其特征阻抗,并设计匹配网络与功率二分器,对于2×2阵列在已有单元特征阻抗的前提下进行了叁种具有代表性的阻抗网络的对比,分别以分散阻抗,分散网络面积以及尽可能降低阻抗网络面积为原则进行设计与模拟。发现阻抗网络的存在会一定程度影响天线辐射元的方向图,但是单一降低阻抗网络面积会引起额外的功率耗散和发热,而且过窄的馈电线路在现有织造条件下不易实现,精度很差有可能引起阻抗失配,分散阻抗效果最好VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)可达1.1至1.4,模拟增益可达3到4dB左右,方向图相对基本无畸变,但是几乎所有阵列都存在谐振频率偏移的问题而不能于1.5Ghz处谐振,并且均是向左偏移,其中2×2阵列偏移最为严重,部分结果可偏移至1.2Ghz左右,可认为是由于阵列对于设计误差的放大作用造成的。织造过程中叁维机织复合材料的部分表层和全部底层纱线被替换为铜丝股纱,根据阵列设计与复合材料密度要求,使用独特方法织造成与介质基板共形的辐射单元,馈线网络和接地板,由于辐射元,接地板和馈线网络都是由高性能增强纤维组成,并由织机一次织造成型,厚度方向上由Z yarn固结,故不会产生通常复合材料层合板的受力变形后分层失效的问题。实验一共织造四个天线阵列试样包括叁个1×2阵列与一个2×2阵列并分别采用侧馈与背馈馈电方式,所有试样都经过真空辅助树脂浸润法固化成型。天线性能的测试结果表明所有阵列试样的谐振频率都接近预定的中心频率1.5Ghz,其中两个1×2阵列VSWR可达1.1左右,方向图与模拟吻合完好,前瓣集中,后瓣较小,增益可以达到2dB左右基本实现设计目标,后两个试样方向图和VSWR与模拟相近,其中2×2阵列的前瓣集中程度最高,具有很好的方向性,但是后两个试样的增益均远低于0为-8dB左右,分析认为第二批试样树脂变质导致介电损耗急剧上升引起增益的异常下降。同时所有方向图测试结果都有E面优于H面的趋势,经分析可能是由于织造过程中经纬向导电纱线的细度不同造成的。(本文来源于《东华大学》期刊2010-01-01）
赵达[4]（2009）在《基于叁维正交机织聚四氟乙烯基复合材料的共形承载微带天线的制作和性能研究》一文中研究指出理想的智能材料应该是结构、功能、控制和信息一体化的材料。而信息的传输至关重要,相当于人的眼睛和耳朵。因此,理想的智能材料首先要解决的是其信息发射和接收能力。而要做到这一点,必须首先将天线和智能材料有机结合在一起。微带天线应用很广泛。除了有优异的性能之外,微带天线有最好的共形性,因此具有比其他天线更好的隐身性和可靠性。纤维增强复合材料是多数智能材料和微带天线的基础材料。但是,复合材料多为铺层结构,其最大的缺点是容易分层。一旦复合材料和天线元件之间分离,天线系统就可能失效。因此要提高其可靠性,就需要改进作为承受应力和天线基础的复合材料结构。这种结构对我国的航天飞行器,船舰的隐身以及公安国安部门的侦察等都有非常重要的意义。本文采用E玻璃纤维作为增强纤维,聚四氟乙烯作为增强基制作为介质基板,设计并制作了侧馈微带天线结构。本课题使用天线模拟仿真软件(Ansoft HFSS),推导建立了分析模型,将设计的传统铜箔贴片式微带天线转化为叁维织物天线结构,并用聚四氟乙烯分散液将叁维织物结构的微带天线制作成复合材料。我们发现使用乙烯基或者环氧树脂为增强基的微带天线虽然可以得到较高的力学性能,但是由于树脂材料本身的介电损耗很大,导致微带天线的增益受到严重影响。而使用介电损耗因子为0.0004的聚四氟乙烯为基质,将会大大提高叁维正交织物结构的微带天线的增益。同时由于叁维织物本身较好的机械和抗层间剪切性能,最终制品也能提供所需要的机械强力。织造过程中叁维机织复合材料的表层和底层纱线被替换为铜丝股纱,根据复合材料预制件的纱线密度,使用特殊方法织造成与介质基板共形的天线贴片、微带线馈线和接地板,其辐射元和接地板都是由高性能增强纤维组成,在织造过程中被捆扎纱固结在结构中,故不会产生通常微带天线的受力变形后分层失效的问题。本实验使用了聚四氟乙烯为增强基质,有叁个样品通过一次浸润的方法,有一个样品用过反复浸润的方法,并最终都经过硫化机和高温烘箱进行烧结成型。采用一次浸润法的复合材料聚四氟乙烯树脂含量较低,采用多次浸润法的复合材料聚四氟乙烯树脂含量较高。天线性能的测试结果表明,采用聚四氟乙烯为基质制作的微带天线其方向图与传统铜箔天线有很好的一致性,中心频率稍偏于设计的中心频率。其中,聚四氟乙烯树脂含量较低的微带天线由于材料间空隙增多,导致介电损耗增大,其VSWR大于2,回波损耗较大。并且增益为-0.3,-0.4和-0.5。而聚四氟乙烯树脂含量较高的微带天线由于纤维和树脂的结合较好,较为真实的体现了所模拟的材料性能,其VSWR为1.3-1.7,回波损耗较小,符合传统微带天线的要求。并且其增益均大于0,分别为0.6与1.2.。并进行了天线冲击试验,观察经过10焦耳能量的重锤冲击后的天线预制件的天线性能是否受到破坏。结果表明,经过外力冲击后,天线的增益和方向图未发生明显变化,证明有较好的抗冲击性能。本实验测试了所设计的基于聚四氟乙烯基叁维机织复合材料的共形承载微带天线的力学性能,包括弯曲、压缩和冲击叁个项目。弯曲和压缩实验结果表明基于聚四氟乙烯基的叁维机织复合材料的共形承载微带天线其强力较低,弯曲强度27.75 MPa,弯曲模量4615MPa；压缩强度13.22 MPa,压缩模量3126 MPa。而冲击测试数据未体现出材料断裂时表现的韧性,冲击强度只有10.5071。聚四氟乙烯复合材料的破坏模式与普通热固性复合材料不同,即使在大变形环境下也不会断裂。并且当外力释放以后,材料会回复到其初始状态,有很好的变形回复性。(本文来源于《东华大学》期刊2009-07-01）
王昕[5]（2009）在《基于叁维正交机织复合材料的共形承载微带天线的研究》一文中研究指出智能材料是二十世纪90年代迅速发展起来的一类新型复合材料,具有感知功能,能够检测并且可以识别外界(或者内部)的刺激强度,如电,光,热等;具有驱动功能,能够响应外界变化,能够按照设定的方式选择和控制响应。智能材料被主要用于航空航天领域,如形变飞机、智能蒙皮技术等。最有效实现智能结构的方式是将智能元件嵌入到结构件里面,提高结构件的效率,比如嵌入至机翼和机身。目前世界上所研究开发的智能蒙受皮天线技术CLAS——共形承载天线结构,是采用微带天线与复合材料层合板或叁明治中空结构相结合的办法,将微带天线嵌入到结构中,与航天器共形,以克服传统天线在结构上的缺陷,提高抗损伤能力,消除空气阻力的影响。然而,复合材料层合板在结构上具有抗层间分离能力差、制作方法复杂、结构不规整无法制造全成形天线结构等缺点,因此大力发展基于叁维机织复合材料的共形承载微带天线是研发下一代共形承载天线的必然趋势。这种结构对我国的航天飞行器,船舰的隐身以及公安国安部门的侦察等都有非常重要的意义。本文采用Kevlar129和E玻纤作为增强纤维织造介质基板,设计并制作了两种侧馈微带天线结构,采用微带线馈电的方式,探索了制成大型天线阵列的可能性。本课题使用天线模拟仿真软件Ansoft HFSS,推导建立了适合于此类材料结构的分析模型,将设计的传统铜箔微带天线转换为实际织造的网格状织物天线结构,并改变纱线在预制件的排列密度来仿真织物微带天线的辐射性能。我们发现随着纱线间距S与铜丝纱直径D比值的增大——即叁维机织复合材料预制件的纱线密度越稀疏,对应微带天线的VSWR绝对值越大,即回波损耗越大;谐振频率越往左偏移,即谐振频率越小;辐射方向图显示随着S/D比值的增大,天线的辐谢效率、增益越低,方向性越差。我们认为是织物天线的网格结构造成了辐射元的不连续性,从而影响了天线性能。我们将微带天线分成叁个部分——微带线、贴片和接地板,分别将之转换成网格状织物结构,以确定是哪一部分引起了这种差别。结果显示微带线和接地板对天线性能的影响很小,VSWR值和辐射方向图与设计的传统铜箔微带天线没有明显差别,但谐振频率会向左偏移;贴片对天线性能有至关重要的影响:随着贴片中铜丝纱S/D比值的增大,对应微带天线的回波损耗越大,谐振频率越小,天线的辐射效率、增益降低,方向性受到极大削弱。当S/D比值为大于4.6时天线的增益呈现出负值。当S/D比值达到1.4时VSWR值基本等于1,辐射方向图与所设计的传统铜箔微带天线基本重合,达到使用要求。本文结合织造过程的实际情况,选取最优值S/D=1.7以实验过程对仿真结果加以验证。织造过程中叁维机织复合材料的表层和底层纱线被替换为铜丝股纱,根据复合材料预制件的纱线密度,使用特殊方法织造成与介质基板共形的天线贴片、微带线馈线和接地板,其辐射元和接地板都是由高性能增强纤维组成,在织造过程中被捆扎纱固结在结构中,故不会产生通常微带天线的受力变形后分层失效的问题。本实验中设计了两种天线贴片,正交贴片和平纹交织贴片。正交贴片中经纬向的铜丝纱为正交排列,由捆扎纱缚结,无交织点,平纹交织贴片采用两片铜丝纱交织而成,经纬向铜丝纱互相交织。两种天线预制件共四个样品(各含经纬向)通过真空辅助树脂浸润法固化成型。天线性能的测试结果表明,四个天线的VSWR值均接近1,回波损耗小,谐振频率稍偏移于设计的中心频率。两个方向的正交贴片微带天线的方向图与设计的传统铜箔微带天线有很好的一致性,而两个方向的平纹交织贴片微带天线的方向图旁瓣和背瓣较大,方向性较差。分析认为是贴片中铜丝纱屈曲波的存在降低了接地板的反射效率,一部分电磁波未被反射到最大辐射方向所致。四个天线的增益均为负值,分析认为是以下原因造成:叁维机织复合材料微带天线在固化成型过程中表面包覆有一层树脂,增大了天线的损耗;铜丝股纱的圆形截面造成辐射电磁波不能完全被接地板反射,降低了辐射效率;介质基板中芳纶纤维吸水,影响其介电性能;设计参数与实际产生的偏差等。本实验测试了所设计的基于叁维机织复合材料的共形承载微带天线的力学性能,包括拉伸、弯曲、压缩和冲击四个项目。拉伸、弯曲和压缩实验结果表明基于叁维机织复合材料的共形承载微带天线基本可以达到普通叁维机织复合材料的力学性能,拉伸强度334MPa(不含铜丝接地板的普通叁维机织复合材料的拉伸强度为343MPa),拉伸模量20.6 GPa(普通的为16.5 GPa);弯曲强度238 MPa(普通的为347 MPa),弯曲模量14.9 GPa(普通的为16.9 GPa);压缩强度164 MPa(普通的为165 MPa),压缩模量10.4 GPa(普通的为12.5 GPa)。而冲击测试数据未体现出材料断裂时表现的脆性,冲击强度只有6.29 kJ/m2,数据的离散度达67%之高。这是由于铜丝地板的存在干扰了复合材料的破坏机理,在相对较高速度冲击下(相比于弯曲时的准静态),最后一层柔性铜丝处于拉伸状态时不能承受如高强纤维承受的高负荷,从而极大降低了复合材料的冲击强度和能量吸收。因此我们得出结论,本课题所研发的基于叁维机织复合材料的共形承载微带天线基本可以达到传统铜箔微带天线的性能要求,其力学性能总体上达到普通叁维机织复合材料的标准,远远超越了传统微带天线介质基板——复合材料层合板的力学性能。(本文来源于《东华大学》期刊2009-01-01）
姚澜[6]（2007）在《叁维纺织复合材料为基础的共形承载微带天线及其基板的结构设计和性能研究》一文中研究指出理想的智能结构应该是结构、功能、控制和信息一体化的材料。而信息的传输至关重要,相当于人的眼睛和耳朵。因此,理想的智能结构首先要解决的是其信息发射和接收能力。而要做到这一点,必须首先将天线和智能材料有机结合在一起。在航空、航天领域里,微带天线的应用很广泛。除了有优异的性能之外,微带天线有最好的共形性,因此具有比其他天线更好的隐身性和可靠性。多数智能材料和微带天线的基础材料是纤维增强复合材料。但是,复合材料多为铺层结构,其最大的缺点是容易分层。一旦复合材料和天线元件之间分离,天线系统就可能失效。因此要提高其可靠性,就需要改进作为承受应力和天线基础的复合材料结构。用于结构复合材料的叁维机织物是由多轴的面内和面外的纤维取向组成的连续纤维增强体。与二维层合复合材料相比,叁维机织复合材料有以下的优点:叁维织造技术可以生产出净尺寸的预制件;通过控制Z方向纱线的用量,厚度方向上的性能可以得到调整;Z方向纱线可以限制在冲击力作用下裂纹的生长,因此,叁维机织复合材料有着很高的抗弹道冲击和抗低速冲击性能;叁维机织复合材料与二维的层合材料相比,有着较高的断裂伸长;叁维机织物在经纬向的尺寸稳定性能很好;叁维机织物有着很低的剪切刚度,所以成型性很好。叁维织物增强复合材料不会分层,如果能够将天线制作成为叁维复合材料的一部分,则天线的可靠性可以大幅度提高。同时以叁维织物为基础的微带共形天线也可以制作成软结构,做成用于服装共形微带天线,适于士兵和侦察人员穿着,对提高士兵和公安、国安人员的通讯装备的可靠性和隐蔽性,有广泛的应用前景。为了计算机模拟和设计这种天线,必须首先设计和预测作为基板材料的叁维复合材料的力学和电学性能。本论文研究的目的是:1.完整的表征和研究叁维正交机织混杂复合材料的拉伸、冲击和介电的性质:2.建立预测叁维正交机织复合材料介电性质的理论模型并予以实验验证;3.计算机模拟、设计、制作以叁维机织物为基础的共形承载微带天线结构;4.测试叁维机织物为基础的共形承载微带天线结构的电性能和抗冲击性能。以下是本研究的具体内容和结果:为了使得叁维机织结构共形承载天线有尽量宽的机械和电磁学性能范围,往往需要采用几种纤维制作混杂复合材料基板。因此有必要研究叁维混杂复合材料的混杂效应。我们以五种玻璃纤维/芳纶混杂复合材料为研究对象进行了探讨。包括叁种不同排列次序的芳纶/玻纤混杂复合材料和其相应的两种单种纤维增强的复合材料。我们研究了这五种结构的复合材料的拉伸、冲击和介电性能。发现材料的拉伸强力和模量值基本符合混合法则,但是混杂复合材料的拉伸强力存在一个正向的混杂效应。总之,几种混杂复合材料的抗冲击性能比单纤维增强的材料要好,玻纤和芳纶含量接近的那种混杂材料有着最高的冲击韧性。在介电性能的研究中,芳纶纤维增强复合材料的介电常数低于玻璃纤维增强复合材料,而介电损耗却高于玻璃纤维增强复合材料。此外,随着芳纶体积含量的增加,混杂复合材料的介电常数先降低再升高,不符合介电常数计算的混合法则。随着芳纶纤维含量的增加,复合材料的介电损耗单调增加的趋势与介电混合法则吻合。我们还发现芳纶/玻纤环氧复合材料的介电性能与各层的排列次序有很大的关系。因此如果要预测和设计叁维复合材料为基础的共形承载天线,就必须根据复合材料的结构参数来预测其介电性能。为了预测叁维单种纤维和混杂复合材料的介电常数,我们提出了一个基于二元混合法则的理论模型。这一模型将叁维复合材料的单位体积元分为n×m×l个成分单一的体积子单元,在采用二元混合法则求得这些子单元的介电常数的基础上,对整个单位体积元进行积分,从而求得整个单位体积元的介电常数。这一模型表明在纤维体积含量相同的情况下,垂直于电场方向上横截面积较大的组分对复合材料的介电常数影响很大。为了验证这一模型,我们制作了玄武岩纤维和芳纶纤维环氧树脂以及层内和层间混合的玄武岩纤维/芳纶环氧树脂复合材料,并用波导法在频率范围为8-12GHz对这些复合材料的介电常数进行了测试。在频率为10GHz时,将测试结果与基于理论模型的预测值进行了比较,发现单种纤维增强的复合材料的实验值和理论值有很好的一致性,但对于两种混杂复合材料来说,观察到了一定的正向混杂效应。我们分析得出这种正向混杂效应有可能是源于玄武岩纤维的特殊电磁性能,也有可能是源于纤维与树脂之问的界面效应。在前两个部分的基础上,我们设计了一系列叁维共形承载微带天线结构。并采用国际上最先进的Ansoft HFSS天线设计和仿真软件,对这些结构进行了计算机模拟仿真,找到最佳设计方案。并采用这一方案制作了叁维共形承载微带天线结构,在这一结构中,微带天线的辐射元和接地板均由导电纱线织成,并由捆扎纱固结在叁维正交机织结构中。我们测试了天线的驻波比和方向图,发现其辐射方向图与传统结构的微带天线方向图相似,并与计算机模拟结果相吻合。由于叁维织造技术的使用,整个结构显示出很好的完整性。为了检验天线的抗冲击性能,我们用落锤式冲击实验测试了在不同的冲击能量下,叁维共形承载微带天线结构的方向图。冲击能量从1J、2J、3J、4J、5J,直到达到15J时,天线方向图基本保持原状。本论文的研究结果证明,用叁维正交机织结构作为微带天线的基本结构,完全可行。除了可以达到传统天线的电磁学性能外,这种结构的天线具有容易共形和抗冲击性能优异等特性。有希望推广到未来的军事和民用通信领域,成为能发射和接受信号的智能结构的一个基础平台。(本文来源于《东华大学》期刊2007-12-01）
共形承载微带天线论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
智能系统的主要部件包括传感器,激励器,信息处理器和信号传输装置。天线作为无线信号的主要传输装置,在智能系统中起着至关重要的作用。因此,理想的智能结构首先要解决的是其信息发射和接收能力。随着航天工业,信息产业和社会需求的不断发展,人们对天线装置的电磁学性能和机械性能的要求也越来越高。微带天线由于低剖面易共形的特点,具有更好的隐身性和可靠性,被广泛应用于各个领域。多数的智能天线系统采用铺层结构的纤维增强复合材料或者叁明治结构复合材料作为基础材料。然而,这种天线结构的最大缺点是在受力时容易产生分层破坏导致天线性能失效。由于厚度方向上捆绑纱的存在,叁维机织复合材料具有很好的结构完整性和抗分层能力。如果将叁维机织复合材料与微带天线相结合可以得到良好机械性能和电磁学性能的叁维机织复合材料天线结构,从而提高传统天线和其他新型天线结构的抗分层能力。这种叁维机织复合材料结构微带天线的研究对我国的航天飞行器,船舰的隐形技术的发展以及公安部门的侦察工作都有重要意义。本论文重点针对叁维机织复合材料侧馈微带天线的仿真设计,天线电磁学性能的影响因素和天线结构力学性能进行系统性的理论和实验研究。本论文研究的目的是：1.建立叁维机织复合材料侧馈微带天线仿真模型并系统研究影响天线性能的结构参数和其它因素。2.制作叁维机织复合材料侧馈微带天线,并研究其电磁学性能和抗冲击性能。3在天线性能影响因素的仿真分析的基础上,进一步优化叁维机织复合材料侧馈微带天线的设计,以提高天线的增益。4.系统的研究分析叁维机织复合材料侧馈微带天线结构的力学性能和破坏模式。以下是本研究的具体内容和结果：首先,采用微带天线设计理论和电磁学仿真软件对叁维机织复合材料侧馈微带天线进行结构设计和性能仿真；依据仿真设计的相关结论,制作叁维机织复合材料天线并进行天线性能测试。在仿真过程中,建立了二维片状网格模型,叁维长方体网格模型和叁维圆柱体网格模型。结果显示,二维片状网格模型具有建模简单、计算量小、容易求解等特点；叁维长方体网格模型可以模拟铜丝在厚度方向上的影响,也可以模拟铜丝网格的织物结构；叁维圆柱体网格模型最接近铜丝的实际形态,准确性更高。基于以上的仿真研究工作,实际制作了以芳纶乙烯基板和玻纤乙烯基板作为基板材料的天线,并对天线进行了驻波比和方向图特性测试。测试结果表明,玻纤乙烯基天线在共振频率1.31GHz时驻波比为1.18,芳纶乙烯基天线在共振频率1.32GHz时驻波比为1.05,两组天线的驻波比均能满足天线正常工作要求。方向图测试结果表明两组天线的方向图形状与传统天线类似,具有很好的定向性。通过以上测试,初步证实了此类天线较好的电磁性能。但两组叁维机织复合材料天线增益的测试结果是-4.7dB和-5.9dB,需要进一步提高。通过对天线的冲击测试表明,叁维机织复合材料天线在15焦耳的能量的冲击下驻波比仍为1.25,证实了叁维机织复合材料微带天线比其它共形承载天线更加优异的结构稳定性和抗冲击性能。其次,为了优化叁维机织复合材料天线的性能,我们通过仿真方法从理论上进一步分析了影响天线性能的主要因素,包括：辐射单元中导电纱线的织造方向、织造结构、织造密度和有无树脂覆盖等,并进行了实验验证。具体如下：(1)在导电纱线的织造方向对天线性能的影响研究中,当导电纱线沿馈电方向织造时,天线在共振频率1.39GHz时驻波比为1.4,增益为-3.7dB；当导电纱线沿垂直馈电方向织造时,天线在共振频率1.35 GHz时驻波比为1.2,增益为-5.3dB。结果表明,辐射单元中导电纱线沿馈电方向织造时,天线具有更精确的共振频率和更高的增益性能。(2)在导电纱线的织造结构对天线性能影响的研究中,探讨了辐射单元中导电纱线为正交结构和平纹结构的天线。结果显示,正交结构天线的驻波比为1.05,具有很好的方向图特性；而平纹结构的驻波比为1.87,并且方向图中具有明显的旁瓣,说明平纹结构中导电纱线弯曲起伏的形态造成了辐射的偏移,影响了天线的驻波比和方向图特性。(3)在辐射单元中导电纱线织造密度对天线性能影响的研究中,当导电纱线的直径与导电纱线的间距比为1时,天线在共振频率1.49GHz时驻波比为1.4,增益2.9dB；当导电纱线的直径与间距比为1：4时,天线在共振频率1.31GHz时驻波比为3.9,增益下降至1.5dB。结果表明当导电纱线的直径与间距比小于1时,天线的驻波比和方向图性能会随着导电纱线织造密度的下降而降低。说明保证导电纱线较高的织造密度对叁维机织复合材料天线的性能有重要的影响。(4)在研究树脂覆盖层对天线性能的影响中,通过仿真方法系统的探讨了树脂覆盖层的厚度,介电常数和介电损耗角正切对天线性能的影响,并运用改进的真空辅助树脂传递成型工艺实现了无树脂覆盖层的天线。结果显示,无树脂覆盖的天线具有更准确的共振频率性能,同时天线增益为0.5dB比有树脂覆盖层的天线的增益(-3.6dB)明显提高。由于大多数的纺织结构天线都是将导电纱线织入到结构件中,所以以上内容的研究不仅可以优化叁维机织复合材料天线的性能,而且对其它类型纺织结构天线也有重要的借鉴作用。最后,在叁维机织复合材料天线电磁学性能研究基础上,对天线结构的力学性能进行系统的研究和分析。研究了双面覆铜丝板,单面覆铜丝板和聚四氟乙烯覆铜板的拉伸、压缩、弯曲和冲击性能,具体如下：(1)对拉伸测试结果的分析表明,单面覆铜丝板具有最好的拉伸性能,其中归一化强度为1614MPa,比双面覆铜丝板和四氟乙烯覆铜板分别高出25%和92%；归一化拉伸模量为112GPa,比双面覆铜丝板和聚四氟乙烯覆铜板分别高出60%和155%。叁维机织复合材料覆铜丝板的优异的拉伸性能主要是由于叁维机织复合材料中纱线完全伸直,充分发挥出增强作用,并且玻纤与乙烯基树脂的良好的界面粘附性所致。(2)对压缩测试结果的分析表明,单面和双面覆铜丝板的归化压缩强度为663.9MPa和721.8MPa远高于聚四氟乙烯覆铜板266.4MPa。原因是厚度方向的捆绑纱使叁维机织复合材料整体性好且受力分布均匀；而铺层结构的聚四氟乙烯覆铜板受压时容易产生层间开裂和滑移导致压缩强度较差。(3)对弯曲测试的结果分析表明,单面覆铜丝板具有最高的归一化弯曲强度为963.6MPa,比双面覆铜丝板和聚四氟乙烯覆铜板分别高出26%和31%；同时单面覆铜丝板和双面覆铜丝板归一化弯曲模量分别为60.3GPa和60.9GPa,高于聚四氟乙烯覆铜板25%左右。叁维机织复合材料覆铜丝板的优异的弯曲性能也是由良好的整体性和界面性能导致。(4)对冲击测试结果的分析表明,聚四氟乙烯覆铜板、双面覆铜丝板和单面覆铜丝板的归一化抗冲击韧性分别为206.3KJ/m2,74.7 KJ/m2和31.1 KJ/m2。叁维机织结构的覆铜丝板的冲击性能可以通过采用聚四氟乙烯等热塑性树脂进行增韧提高。综合以上力学性能研究及其破坏模式的分析表明,叁维机织结构的覆铜丝板具有良好的力学性能和抗分层能力以及结构整体性。以上研究工作表明,设计制作以叁维机织复合材料为基础的共形承载侧馈微带天线完全可行。所设计的此种结构天线相比传统微带天线和其它共形承载天线具有更好的结构完整性和抗分层能力。在对辐射单元中导电纱线的织造方向、织造结构、织造密度和有无树脂覆盖等因素对天线性能影响的分析基础上,实现了天线性能优化,同时为此类结构的纺织天线的设计提供了理论基础。此外,对天线结构力学性能测试和破坏模式的分析,为复合材料结构共形承载天线的优化和研究提供了必要的数据支持。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
共形承载微带天线论文参考文献
[1].俞生海.基于叁维机织复合材料双频和圆极化共形承载微带天线的研究[D].东华大学.2018
[2].许福军.叁维机织复合材料为基础的共形承载侧馈微带天线的仿真设计和性能研究[D].东华大学.2011
[3].蒋牧文.基于正交机织复合材料的共形承载微带天线阵列的研究[D].东华大学.2010
[4].赵达.基于叁维正交机织聚四氟乙烯基复合材料的共形承载微带天线的制作和性能研究[D].东华大学.2009
[5].王昕.基于叁维正交机织复合材料的共形承载微带天线的研究[D].东华大学.2009
[6].姚澜.叁维纺织复合材料为基础的共形承载微带天线及其基板的结构设计和性能研究[D].东华大学.2007