基于CST仿真平台的海水可重构天线设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着现代通信技术的迅速发展，无线通信设备向着小型化、多功能、多频带方向发展，天线也逐渐沿着宽带、小型化、高增益等方向发展，天线很难兼顾这些属性，因此在设计方面也会遇到很多困难，传统天线已经不能满足人们的技术所需，新型天线应运而生，液体天线就是其中之一，是指用液体材料取代普通天线辐射单元所使用的金属材料而成的一种天线。

液体天线的出现,打破了传统固体天线的概念,相较于传统天线，以液体为辐射材料的天线具备其特有的性能和优势,为天线理论和应用开辟了一片新天地，尤其是液体具有流动性，液体天线的尺寸和形状更容易改变，天线的可重构能力有所提高。一般的液体天线多为液态金属天线，部分天线材料成本较高，且对人体有害；而海水作为最常见的液体,除了具有液体的共性外还具有导电、低成本、透明、无毒无害的特性,具有较大的工程价值。

水天线是液体天线中最普通的一种天线,但目前水天线由于自身存在的一些缺陷制约了其在无线通信中的运用，还有许多的理论和技术问题有待解决。液体天线大致分为具有导体特性的液体导体天线，具有介质特性的液体介质谐振器天线，其中导电液体通常使用离子液体（如海水）或液态金属（如egain液态合金），而介质液体则采用纯水或液态高分子聚合物等。纯净水具有介质特性，可以制成液体介质谐振器天线，海水具有较强的导电率，导电特性在金属与介质之间，海水天线可以看作是一种特殊的导体天线。

2. 研究的基本内容与方案

利用液体的流动性，将海水盛放在一个设计简单圆柱体或长方体等规则几何结构的容器，通过改变某个几何尺寸或是结合结构高度来实现天线的可重构性能。本文基于圆柱形金属单极子天线的带宽原理，设计了圆柱形海水单极子天线，及将导电海水作为单极子天线中金属的替代，分析了参数如水柱高度，半径等对天线阻抗带宽，效率等性能的影响，优化参数后得到一种宽带圆柱形海水单极子天线。

天线整体结构包括海水柱，介质基板，地板，同轴馈电结构等。导电率为q的海水放在一个壁厚为2毫米的圆柱形pvc(polyvinylchloridc聚氯乙烯)管中，管内海水高度为h毫米，内半径为r毫米，而海水柱放置在厚度为t毫米的介质基板，采用paxolin(酚醛层压塑料)材料，基板底部再放置地板。天线采取同轴馈电，馈线的外导体与地板相连，内导体穿过基板嵌入海水中，馈电探针深入海水中的长度为d毫米。多个这样的天线间有规律地排列，再通过各单极子天线之间的不同组合实现天线频率和方向图可重构的情形，利用仿真软件cst可分析其对天线特性的影响。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论知识及软件使用。确定方案，完成开题报告。

第4－9周：根据任务书需求，构建详细设计方案。

第10－13周：优化天线设计并进行调试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]范人贵. 用于无线通信的水天线研究[d].华南理工大学,2016.

[2] 梁昌洪,谢拥军,官伯然[著].简明微波[m]. 高等教育出版社, 2006:45-99. [3] 李明.新型天线技术研究进展[j].航天电子对抗，2013，29（1）：39-44.

[4] 马汉炎.天线技术[m].第3版.哈尔滨工业大学出版社，2008：1-2.