超宽带天线技术研究

论文摘要

超宽带(UWB)技术具有高传输速率、合理的图像解析和高安全性等优点,在无线通信、微波成像和电子对抗等诸多领域具有广阔的应用前景。超宽带天线是超宽带通信系统的关键部件之一,其特性直接影响着整个系统的性能。本文首先概要地叙述了超宽带通信系统和超宽带天线的发展现状,介绍了几种传统的超宽带天线；然后阐述了微带天线的理论分析方法,即传输线模型理论、空腔模型理论和全波分析理论；最后在理论分析的基础上,结合超宽带通信系统的要求,利用多种展宽频带的方法,设计了两款结构简单而紧凑、工作频带覆盖3.1—10.6GHz频段并在WLAN 5.2—5.8GHz和ITU 8.025—8.4GHz两个频带内具有明显陷波特性的超宽带天线。在一款带状线宽缝天线的基础上,设计了具有新型贴片结构的超宽带微带天线,通过在馈线和矩形贴片之间附加一个“U”形结构来实现超宽带,而在贴片上蚀刻两个侧卧的“L”形槽来达到双带陷的效果。与原天线相比,所设计的天线在尺寸缩小了31.1%的情况下保持了相对带宽基本不变,还实现了双带陷功能。对部分地结构微带天线进行改进,设计了具有新型接地板结构的超宽带微带天线,通过在天线的接地板上附加一个平衡枝节来实现超宽带,在矩形贴片上蚀刻两个同心的带有缺口的圆环形槽来实现双频带陷。在设计过程中,讨论分析了天线各个结构参数对天线性能的影响。从仿真结果看,两款天线都具有良好的性能。对具有新型接地板结构的超宽带微带天线加工出了样品,实测数据和仿真结果基本吻合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 超宽带无线通信概述
• 1.1.1 超宽带的定义
• 1.1.2 超宽带无线通信的研究历史和发展
• 1.1.3 超宽带通信的特点
• 1.2 超宽带天线的研究背景
• 1.2.1 早期的超宽带天线
• 1.2.2 近代超宽带天线的发展
• 1.2.3 超宽带微带天线
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 超宽带微带天线的理论分析
• 2.1 微带天线的传输线模型理论
• 2.1.1 微带线的传输特性
• 2.1.2 微带天线的辐射机理
• 2.1.3 传输线模型理论及其对矩形贴片微带天线的分析
• 2.2 微带天线的空腔模型理论
• 2.2.1 微带天线的内问题
• 2.2.2 微带天线的外问题
• 2.3 微带天线的全波理论
• 2.3.1 全波理论概述
• 2.3.2 有限元法简介
• 2.4 微带天线的频带展宽技术
• 2.5 超宽带微带天线的陷波技术
• 2.6 本章小结
• 第三章 具有新型贴片结构超宽带微带天线的设计
• 3.1 超宽带微带天线设计的要求
• 3.2 具有新型贴片结构超宽带微带天线的设计思路
• 3.2.1 天线介质基片的确定
• 3.2.2 天线馈电方式的选择
• 3.2.3 线结构的设计过程
• 3.2.4 天线的结构
• 3.3 具有新型贴片结构超宽带微带天线的仿真结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 具有新型接地板结构超宽带微带天线的设计
• 4.1 具有新型接地板结构超宽带微带天线的设计思路
• 4.1.1 天线结构的设计过程
• 4.1.2 天线的结构
• 4.2 具有新型接地板超宽带微带天线的仿真结果
• 4.3 具有新型接地板超宽带微带天线的实测结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 对本文工作的总结
• 5.2 对未来工作的展望
• 致谢
• 参考文献