无线无源测温系统的无源模块设计

论文摘要

无线无源测温系统是一种利用无线电波传递温度信号进行非接触式测温的重要方法,一经提出就受到了研究者的广泛的关注。该系统一般由传感器、收发天线和电磁波信息接收及处理装置组成。对传感器的要求是要具有较高的灵敏度,能够适应恶劣环境,因此需要传感器具有结构简单易于制备的特点。本文为了解决无线无源测温系统的信息传输问题,对系统的传感器、与传感器集成的一体化天线和传递电磁波的收发天线等系统的无源模块均进行了研究,论文分为以下几部分:首先,对国内外研究现状进行了综述分析,确定了本课题的研究方案,在此基础上介绍了和本课题内容相关的理论,为后续的研究提供了基础和依据。然后,分别对系统的传感器谐振腔、与谐振腔集成的一体化缝隙天线和发射及接收电磁波的天线进行了仿真研究:在谐振腔部分,仿真研究了矩形谐振腔和圆柱形谐振腔,这些谐振腔均填充了与实际温介材料具有类似特性的材料模型,得到了各种谐振腔的电气参数和材料结构参数的关系;在缝隙天线部分,仿真研究了缝隙天线的电参数以及结构参数对谐振腔电参数的影响;在发射接收天线部分,分别仿真分析了两种天线,即喇叭天线和轴向模螺旋天线的电参数以及对系统工作状态的影响。最后,在分析的基础上进行了系统设计,选出一种典型的系统方案,即喇叭天线照射谐振腔的方案进行实验验证,测试结果表明,能够测试出谐振腔内材料的介电常数改变时对谐振频率的影响,证明的测温系统方案的可行性和正确性。本文所设计的谐振腔和一体化天线具有体积小、重量轻、结构简单和易于制备的特点,所设计的发射接收天线具有工作稳定的特性,上述结果可以广泛应用于恶劣环境下的温度测试系统中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题来源及研究的目的和意义
•   1.2 国内外研究历史与发展现状
•     1.2.1 国外研究现状
•     1.2.2 国内研究现状
•   1.3 国内外文献综述简析
•   1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 基本理论
•   2.1 引言
•   2.2 谐振腔
•   2.3 矩形谐振腔
•   2.4 圆柱谐振腔
•   2.5 谐振腔开槽理论—缝隙天线
•     2.5.1 理想的缝隙天线
•     2.5.2 理想的缝隙天线的辐射场和方向性函数
•     2.5.3 缝隙天线的辐射电导和输入导纳
•   2.6 雷达散射截面应用
•     2.6.1 雷达方程
•     2.6.2 目标的雷达散射截面
•   2.7 S参数
•     2.7.1 概念
•     2.7.2 应用（二端口网络）
•   2.8 系统描述
•   2.9 本章小结
• 第3章 谐振腔的设计
•   3.1 引言
•   3.2 矩形谐振腔的设计
•     3.2.1 矩形谐振腔的结构
•     3.2.2 宽度a对谐振频率的影响
•     3.2.3 厚度b对谐振频率的影响
•     3.2.4 同轴探针的尺寸ls对谐振频率的影响
•     3.2.5 填充材料的相对介电常数和损耗正切对谐振频率的影响
•     3.2.6 矩形谐振腔的设计要点
•   3.3 圆形谐振腔的设计
•     3.3.1 圆形谐振腔的结构
•     3.3.2 半径r对谐振频率的影响
•     3.3.3 厚度h对谐振频率的影响
•     3.3.4 同轴探针的尺寸ls对谐振频率的影响
•     3.3.5 填充材料的相对介电常数和损耗正切对谐振频率的影响
•     3.3.6 圆形谐振腔的设计要点
•   3.4 两种谐振腔的特点对比
•   3.5 本章小结
• 第4章 系统天线的设计
•   4.1 引言
•   4.2 谐振腔缝隙天线的设计
•     4.2.1 天线结构
•     4.2.2 矩形谐振腔开单缝
•     4.2.3 圆形谐振腔开单缝
•     4.2.4 矩形谐振腔开十字缝
•     4.2.5 圆形谐振腔开十字缝
•   4.3 T/R天线的设计
•     4.3.1 高增益喇叭天线的设计结果
•     4.3.2 高增益螺旋天线的设计结果
•     4.3.3 两种T/R天线的比较
•   4.4 本章小结
• 第5章 系统仿真及测试
•   5.1 引言
•   5.2 谐振腔的检测
•     5.2.1 检测电路的设计
•     5.2.2 检测过程仿真及实验结果
•   5.3 典型系统仿真及结果分析
•     5.3.1 T/R天线为喇叭的仿真结果
•     5.3.2 T/R天线为螺旋天线的结果
•   5.4 典型系统测试结果
•   5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 汪佳溢

导师: 亚历山大·杰尼索夫（Alexander Denisov）,林澍

关键词: 谐振腔,介电常数,传感器,缝隙天线,喇叭天线,螺旋天线

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,电信技术,自动化技术

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: TP212;TN011;TN820

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.002039

总页数: 88

文件大小: 4210K

下载量: 95