蓝牙微带天线的仿真设计

论文摘要

近年来,随着移动通讯技术的迅速发展,对能与集成电路兼容性好的小型化天线需求更多。因此结构简单、剖面低、价格便宜的微带天线得到广泛的应用。本文采用电磁仿真软件Ansoft HFSS,结合嵌入馈电微带天线的设计方法,设计了可应用于蓝牙系统的微带天线和微带二元天线阵列。该天线和天线阵列的阻抗匹配电路得到优化,具有尺寸小、与蓝牙系统兼容性好的优点。主要的研究工作如下：首先,阐述了微带天线的结构、辐射原理、分析方法及馈电方式,并对天线阵列的概念、原理等基础内容进行了介绍。其次,详细地阐述了嵌入馈电蓝牙微带天线的仿真设计过程。一是根据蓝牙通信特点,运用微带天线的基本理论和设计公式,得到一般蓝牙微带天线的物理模型；二是将此模型与嵌入馈电微带天线的经验设计公式结合,初步拟定嵌入馈电蓝牙微带天线的结构方案；三是将此结构方案在Ansoft HFSS中进行仿真和优化,得到最终优化方案。该天线在中心工作频率2.45GHz处的输入阻抗接近50欧姆、增益达到3.5dB,拥有100MHz的带宽,可以应用于蓝牙通信中。最后,结合第三章单元天线设计经验,在HFSS中设计了输入阻抗为100欧姆的嵌入馈电微带天线单元,进而设计出各项性能符合蓝牙通信标准的微带二元阵列。与传统微带二元阵列相比,该天线阵具有简洁的馈电网络,与集成电路兼容性更好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 微带天线发展现状
• 1.3 课题背景
• 1.4 本文主要内容
• 第二章 微带天线的基本理论及分析方法
• 2.1 微带天线结构
• 2.2 微带天线的辐射原理
• 2.3 微带天线的分析方法
• 2.3.1 传输线法
• 2.3.2 谐振腔模型法
• 2.3.3 全波分析法
• 2.4 微带天线的馈电方法
• 2.4.1 同轴线馈电
• 2.4.2 微带线馈电
• 2.4.3 电磁耦合馈电
• 第三章 阵列天线
• 3.1 天线阵及其方向性增强原理
• 3.2 二元天线阵列
• 第四章 嵌入馈电蓝牙微带天线的仿真设计
• 4.1 引言
• 4.2 蓝牙天线结构的初步设计
• 4.2.1 介质基板的选取
• 4.2.2 天线宽度的选取
• 4.2.3 天线长度的计算
• 4.2.4 天线阻抗匹配设计
• 4.2.5 天线结构的初步方案
• 4.3 微带天线的建模与仿真
• 4.3.1 HFSS软件的基本介绍
• 4.3.2 天线的建模和仿真
• 4.3.3 天线的优化
• 4.4 小结
• 第五章 蓝牙微带二元天线阵的仿真设计
• 5.1 引言
• 5.2 微带阵元设计及其仿真
• 5.3 微带二元天线阵结构设计
• 5.4 微带二元天线阵的仿真及优化
• 5.5 小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢