小型化多频段超宽带微带天线的研究与设计

论文摘要

无线通信的发展正在给天线的设计带来了越来越多的挑战,在移动通信和卫星通信领域,人们普遍追求小型化多频段的天线以实现更好地集成度和更低的成本,而随着集成度的增加,当多频天线难以满足通信终端的带宽需求时,超宽带天线应运而生。微带天线由于其重量轻、体积小、成本低、易于和载体共形、易于和微波电路集成等优点,能够很好地满足小型化多频段以及超宽带的需求,因此得到了越来越广泛的研究和应用。本文首先介绍了微带天线的理论分析方法和数值分析方法,并总结了微带天线小型化、多频段以及展宽频带的各种技术。然后,通过对一种H型微带天线的多频原理进行研究,总结出一组用于计算对称型结构微带天线谐振频率的公式,并利用该公式设计了两款双频微带天线:适用于TD-SCDMA通信的H型双频天线和适用于WiMAX/WLAN通信的双E型双频天线。最后,针对超宽带无线通信的需求,本文设计了一款具有多个抑制带的小型化超宽带共面天线,该天线具有3.05GHz-23.8GHz的阻抗带宽,符合FCC颁布的商用超宽带标准,另外,其所具有的三个抑制带分别为3.4-4.0GHz、4.92-6.0GHz以及7.8-8.6GHz,覆盖了WiMAX的3.4-3.7GHz频段、WLAN的5.15-5.825GHz频段以及ITU规定的8.025-8.4GHz卫星通信频段,能够抑制来自这三个无线通信系统的信号干扰,具有较大的工业应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微带天线概述及发展方向
• 1.2 小型化多频天线的研究目的与现状
• 1.3 超宽带天线技术
• 1.3.1 研究背景及意义
• 1.3.2 超宽带技术概述
• 1.3.3 超宽带天线的研究历史
• 1.3.4 超宽带天线的研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 微带天线的分析方法及基本参数
• 2.1 引言
• 2.2 微带天线的理论分析方法
• 2.2.1 传输线模型理论
• 2.2.2 空腔模型理论
• 2.3 微带天线的数值分析方法
• 2.3.1 数值分析方法概述
• 2.3.2 有限元法
• 2.3.3 时域有限差分法
• 2.4 天线的基本参数
• 2.4.1 阻抗带宽
• 2.4.2 辐射方向图
• 2.4.3 方向性系数与增益
• 2.4.4 极化特性
• 2.4.5 天线的输入阻抗与辐射效率
• 2.5 本章小结
• 第三章 微带天线的小型化、多频段及展宽频带技术
• 3.1 微带天线的小型化技术
• 3.1.1 增加介质基片介电常数法
• 3.1.2 加载法
• 3.1.3 曲流法
• 3.2 微带天线的多频段技术
• 3.2.1 多片法
• 3.2.2 多模单片法
• 3.2.3 加载单片法
• 3.3 微带天线的展宽频带技术
• 3.3.1 阻抗匹配法
• 3.3.2 多谐振器方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 小型化多频段微带天线设计
• 4.1 引言
• 4.2 小型化多频H 型微带天线设计
• 4.2.1 多频工作原理
• 4.2.2 两组导出公式介绍
• 4.2.3 TD-SCDMA 标准H 型多频微带天线设计
• 4.3 小型化多频双E 型微带天线设计
• 4.3.1 公式的导出
• 4.3.2 仿真设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 具有滤波特性的超宽带共面天线设计
• 5.1 超宽带通信技术的定义及标准
• 5.2 一种新型的具有滤波特性的超宽带共面天线设计
• 5.2.1 设计目标
• 5.2.2 天线的基本结构
• 5.2.3 天线基本形状的确定
• 5.2.4 互补开口谐振环结构（CSRR）
• 5.2.5 滤波特性的实现
• 5.2.6 天线的测量结果
• 5.2.7 第三个滤波带的设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间录用学术论文