245GHz微带天线设计 毕业设计开题报告.docx

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245GHz微带天线设计毕业设计开题报告

南京工程学院

毕业设计开题报告

课题名称：

2.45GHz微带天线设计

学生姓名：

指导教师：

所在系部：

通信工程学院

专业名称：

电子信息工程

南京工程学院

2014年3月1日

说明

1．根据南京工程学院《毕业设计（论文）工作管理规定》，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。

2．开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。

3．毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。

其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。

第一次出现缩写词，须注出全称。

4．本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。

5．开题报告检查原则上在第1~3周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名

何枳君

学号

208100514

专业

电子信息工程

指导教师姓名

周正

职称

所在系部

通信工程学院

课题来源

自拟课题

课题性质

工程设计

课题名称

2.45GHz微带天线

毕业设计的内容和意义

1、设计内容与要求：

1、中心频率2450MHz带宽20%；增益：

大于6dBi；阻抗匹配良好

2、利用HFSS软件仿真设计或ADS仿真设计。

3、硬件制作、调测。

二、设计主要任务：

本设计以单片机为核心，设计了一个基于GSM短信模块的包含不同测温需求以及存储、报警等功能的无线测温系统。

系统主要由温度采集与信息传输两个部分组成：

温度传感器DS18B20现场检测的温度直接以单总线的数字方式传输给单片机。

当单片机发生串口中断时，单片机启动TC35i模块，读取短信内容和手机号码，根据内容通过信息采集系统采集所需的数据，然后将采集到的数据进行Text编码，通过GSM网络发送给用户，这样就满足了远程测温的要求。

三、毕业设计应完成的技术文件：

1、3000字以上毕业设计开题报告，2000字以上英文参考文献的中文译文。

2、天线的设计、仿真、制作、调测。

3、毕业设计论文（15000字以上）。

四、毕业设计意义：

随着无线通信通信技术的不断发展，无线通信设备开始朝着低成本、小型化和宽频带方向发展。

天线作为无线通信系统的门户，将对无线通信系统的性能产生最直接的影响。

微带天线由于具有成本低、体积小、重量轻、剖面低、易加工、易与飞行器共形等诸多优点，已得到广泛应用。

但是对于不同的通信系统，微带天线的技术指标要求是不一样的。

因此，针对特定通信系统的要求，研究相应的新型微带天线具有重要的意义。

文献综述

一、总体方案设计：

本设计将通过利用ARM强大的处理性能在其上搭建linux操作系统

并以此作为核心主控。

然后通过各个模块单元对仓库的物品及人员进行

管理。

涉及到的模块单元有利用射频模块进行员工进出仓库以及考勤的

身份识别系统、利用红外系统或者条形码或者2.4Ghz身份识别模块进行

物品管理、通过网络接口以及GPRS模块上传信息到总服务器平台。

系统

框图如图一所示：

图一系统框图

二、各个模块相关描述：

1.主控模块——ARM内核嵌入式处理器

ARM系列处理器内核是英国先进RISC机器公司的产品。

ARM公司以

IP（IntelligenceProperty）提供者的身份向各大半导体制造商出售知

识产权，而自己不进行芯片的生产销售，它提供一些高性能、低功耗、

低成本和高可靠性的RISC处理器核、外围部件和系统级芯片的应用解决

设计方案。

ARM处理器内核得到了众多的半导体厂家和整机厂商的大力

支持，在32位嵌入式应用领域获得了巨大的成功,如Intel、Motorola、

IBM、NS、Atmel、Philips、NEC、OKI、SONY等世界上几乎所有的半导

体公司都获得ARM授权，开发具有自己特色的基于ARM的嵌入式系统芯

片。

ARM微处理器目前包括ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、SecurCore以

及Intel的Xscale、StrongARM等系列。

各厂商基于ARM体系结构的处

理器，除了具有ARM体系结构的共同特点以外，每一个系列的ARM微处

理器都有各自的特点和应用领域。

ARM微处理器采用RISC架构，一般

具有如下特点：

（1）体积小、低功耗、低成本、高性能；

（2）支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；

（3）大量使用寄存器，指令执行速度更快；

（4）大多数数据操作都在寄存器中完成；

（5）寻址方式灵活简单，执行效率高；

（6）指令长度固定。

ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机

顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。

ARM9系列微处理器包

含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合。

2.Linux嵌入式操作系统：

Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，Linux内

核最早是由LinusTorvalds于1991年8月发布的，后经过众多世界顶

尖的软件工程师的不断修改和完善，使其在服务器领域、个人桌面版和

嵌入式系统里得到越来越多的应用。

目前Linux内核的最新版本是

2.6.32.2，并且Linux的内核版本还在不断的更新。

嵌入式Linux是将日益流行的Linux操作系统进行裁剪、修改，使

之能够运行在嵌入式系统中的一类操作系统。

近年来，随着电子技术的

不断进步，嵌入式系统开发己成为热点，而Linux作为一个自由软件，

也得到了极大的发展。

Linux自身具备一整套工具链，容易建立嵌入式

系统的开发环境和交叉运行环境，并且可以跨越嵌入式系统开发中的仿

真工具（ICE）的障碍。

与传统的嵌入式系统相比，嵌入式Linux具有如下

优点:

（1）开放源码，软件资源丰富

（2）功能强大的内核，性能高效、稳定，多任务

（3）支持多种体系结构

（4）完善的网络通讯、图形、文件管理机制

（5）支持大量的周边硬件设备

（6）大小、功能都可定制

（7）良好的开发环境，不断发展的开发工具集

（8）软件开发者的广泛支持

（9）价格低廉

3.GPRS通信模块

GPRS经常被描述成“2.5G”，也就是说这项技术位于第二代（2G）

和第三代（3G）移动通讯技术之间。

它通过利用GSM网络中未使用的TDMA

信道，提供中速的数据传递。

GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思

维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造

来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据

速率却相当可观。

而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换

器，所以连接及传输都会更方便容易。

如此，使用者既可联机上网，参

加视讯会议等互动传播，而且在同一个视讯网络上（VRN）的使用者，甚

至可以无需通过拨号上网，而持续与网络连接。

GPRS分组交换的通信方

式在分组交换的通信方式中，数据被分成一定长度的包（分组），每个

包的前面有一个分组头（其中的地址标志指明该分组发往何处）。

数据

传送之前并不需要预先分配信道，建立连接。

而是在每一个数据包到达

时，根据数据包头中的信息（如目的地址），临时寻找一个可用的信道

资源将该数据报发送出去。

在这种传送方式中，数据的发送和接收方同

信道之间没有固定的占用关系，信道资源可以看作是由所有的用户共享

使用。

由于数据业务在绝大多数情况下都表现出一种突发性的业务特点，

对信道带宽的需求变化较大，因此采用分组方式进行数据传送将能够更

好地利用信道资源。

例如一个进行WWW浏览的用户，大部分时间处于浏

览状态，而真正用于数据传送的时间只占很小比例。

这种情况下若采用

固定占用信道的方式，将会造成较大的资源浪费。

4.GPS定位

GPS全球卫星定位系统由三部分组成：

空间部分——GPS星座；地面

控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。

GPS

定位技术具有高精度、高效率和低成本的优点，使其在各类大地测量控

制网的加强改造和建立以及在公路工程测量和大型构造物的变形测量中

得到了较为广泛的应用。

5.条形码扫描

条形码识别系统由条形码扫描器、放大整形电路、译码接口电路和

计算机系统等部分组成由于不同颜色的物体，其反射的可见光的波长不

同，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可

见光，所以当条形码扫描器光源发出的光经光阑及凸透镜１后，照射到

黑白相间的条形码上时，反射光经凸透镜２聚焦后，照射到光电转换器

上，于是光电转换器接收到与白条和黑条相应的强弱不同的反射光信号，

并转换成相应的电信号输出到放大整形电路。

白条、黑条的宽度不同，

相应的电信号持续时间长短也不同。

但是，由光电转换器输出的与条形

码的条和空相应的电信号一般仅１０ｍＶ左右，不能直接使用，因而先

要将光电转换器输出的电信号送放大器放大。

放大后的电信号仍然是一

个模拟电信号，为了避免由条形码中的疵点和污点导致错误信号，在放

大电路后需加一整形电路，把模拟信号转换成数字电信号，以便计算机

系统能准确判读。

整形电路的脉冲数字信号经译码器译成数字、字符信

息。

它通过识别起始、终止字符来判别出条形码符号的码制及扫描方向；

通过测量脉冲数字电信号０、１的数目来判别出条和空的数目。

通过测

量０、１信号持续的时间来判别条和空的宽度。

这样便得到了被辩读的

条形码符号的条和空的数目及相应的宽度和所用码制，根据码制所对应

的编码规则，便可将条形符号换成相应的数字、字符信息，通过接口电

路送给计算机系统进行数据处理与管理，便完成了条形码辨读的全过程。

6.射频刷卡系统

射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）是利用感应、

电磁场或电磁波为传输手段，完成非接触式双向通信，获取相关数据的

一种自动识别技术。

射频识别卡最大的优点就在于非接触，因此完成识

别工作时无须人工干预，适于实现自动化且不易损坏，可识别高速运动

物体并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便。

目前，射频识别技术己

经广泛使用，准备接替目前许多人工完成的工作程序。

RFID技术是一个

崭新的技术应用领域，它不仅涵盖了射频技术，还包含了射频技术、密

码学、通信原理和半导体集成电路技术，是一个多学科综合的新兴学科。

因此，对RFID技术的认识和研究具有深远的理论意义。

随着21世纪数

字化时代的到来，基于远程信息化网络管理技术和移动商务的社会需求，

RFID技术智能管理系统将在各个领域中发挥巨大的作用。

RFID技术正

在成为一个新的经济增长点，在全球范围内蔓延开来，研究开发RFID技

术有着巨大的经济效益和社会意义。

一个典型的RFID系统一般由RFID

标签、读写器以及计算机系统等部分组成。

其中RFID标签中一般保存

有约定格式的编码数据，用以惟一标识标签所附着的物体。

与传统的识

别方式相比，RFID技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即

可完成信息输入和处理，且操作方便快捷。

能够广泛应用于生产、物流、

交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数

据的应用领域，并且认为是条形码标签的未来代替品。

7、红外编码识别模块

随着科技的进步，无线电通信技术得到了前所未有的发展，而红外

无线数据通信相对于无线电数据通信具有低功耗、低价格、低电磁干扰、

高保密性等优点，目前发展迅猛，尤其在近距离无线数据通信中得到了

广泛的应用．尤其是随着编码调制技术的发展，红外无线数据通信的数

据速率越来越高，成为许多移动设备、室内办公设备以及手持设备无线

数据通信的一个重要途径。

本次课程设计将利用红外无线通信的编码原

理对物品进行编码并识别。

参考文献：

1、闫润卿.微波技术基本教程[M].北京：

电子工业出版社，2011

2、H-W.Yao,K.A.Zaki,A.E.AtiaandR.Hershtig,“Fullwavemodelingofconductingpostsinrectangularwaveguidesanditsapplicationstoslotcoupledcomblinefilters,”[J]IEEETrans.onMTT,vol.43,pp.2824-2830,Dec.1995.

3、S.J.Fiedziuszko,I.C.Hunter,T.Itoh,Y.Kobayashi,T.Nishikawa,S.N.StitzerandK.Wakino,“DielectricMaterials,DevicesandCircuits,”[J]IEEETrans.onMTT,vol.50,pp.706-720,Mar.2002.

4、J.D.Kraus，K.J.Marhefa.天线（第三版），章文勋译[M].北京：

电子工业出版社，2011

5、HUNTER.I.C.,RHODES,J.D.,andDASSONVILLE,V.:

'Dualmodefilterswithconductorloadeddielectricresonators',[J]IEEETransactionsonMicro~vaveTheoryandTechniques,1999,47（12）,pp.2304-11

6、钟顺时.天线理论与技术[M].北京：

电子工业出版社，2011

7、Hunter,I.C.Theoryanddesignofmicrowavefilters[M].PrintedintheUKbyUniversityPress,Cambridge，2006

8、李明洋.HFSS电磁仿真设计应用详解[M].北京：

人民邮电出版社，2010

9、牛纲.微波射频电路设计与仿真一百例[M].北京：

电子工业出版社，2011

10、王磊，杨红.射频电路设计技术[M].北京：

电子工业出版社，2007

研究内容

研究计划

第一周---第三周：

根据任务书要求，搜集、查阅相关资料，完成开题报告；完成英文文献翻译；

第四周---第五周：

学习微带天线设计的理论知识和仿真软件的使用，选择合适的基板材料。

第六周---第七周：

软件设计、仿真、优化。

第八周---第九周：

外送加工；购买标准测试接口。

第十周---十二周：

学习测试仪器的使用；测量、调试电路。

第十三---十四周：

研究工作总结，撰写毕业论文

第十五周：

论文修改、准备答辩

第十六周：

论文答辩。

特色与创新

指导教师

意见

指导教师签名：

年月日

教研室意见

系部意见

主任签名：

年月日

教学主任签名：

年月日

附：

与课题内容相关的外文资料翻译不少于2000字，参考文献不少于10种。