小型化宽带化微带天线

论文摘要

电磁频谱是人类所具有的最重要自然资源之一,天线则是充分利用它的工具。它的功能是辐射或者接收电磁波,换句话说,它把传输线的导波转换为自由空间的无线电波,从而,信息可以在不同位置进行传播。通信技术的快速发展,要求把多个通信系统集中在单一的小型模块里,这就意味着未来通信终端天线必须足够小且能够覆盖多个频段以满足通信要求。传统微带天线具有重量轻,低剖面,能与载体(如飞行器、移动通信终端)共形等优点,但频带过窄是其一个很显著的缺点,如何在微带天线小型化的基础上,同时实现微带天线的宽带化是近年来研究的一个热点。本论文研究的主要内容是小型化宽带化微带天线的设计与实现。本论文的切入点是超宽带螺旋微带天线,我们正是通过这一思路进行小型化宽带化微带天线的设计。通过采用理论分析、数值模拟和实验验证等方法,对本文提出的新型小型化螺旋天线及其构成的单向辐射微带天线进行了比较深入的研究。本论文第一章简单介绍了描述天线性能的几个重要参数,以及微带天线的分析方法等内容,并简要介绍了本论文的主要工作。第二章主要讲述了近年来有关微带天线小型化与宽频带技术的研究进展,并分析了各自技术的优缺点。第三章首先总结了超宽带螺旋微带天线的发展过程及其优势。然后介绍了我们设计的一种新型缝隙加载小型化螺旋天线。同传统阿基米德螺旋天线相比,新型缝隙加载螺旋天线能在无增益损失的情况下,用很简单方法缩小天线30%以上的面积;我们知道天线小型化之后,对天线的低频段工作特性有一些影响,尤其是对低频段轴比的影响较大,但新型小型化天线非但没有恶化,反而有了不错的改善;新型天线的方向图与传统阿基米德螺旋天线基本一致。接着研究了将新型天线构造为螺旋微带天线的性能,结果表明作为螺旋微带天线,新型天线能够在增益无损耗的情况下缩小面积30%。最后总结并提出了两种构造超宽带微带天线的思路:将传统超宽带天线构造成超宽带微带天线;增强微带天线电场横向分量,抑制谐振腔模式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 微带天线简介
• 1.2 微带天线性能参数
• 1.3 微带天线结构及辐射原理
• 1.4 微带天线特性及其应用
• 1.5 微带天线分析方法
• 1.5.1 传输线模型理论
• 1.5.2 空腔模型理论
• 1.5.3 全波理论
• 1.6 论文主要内容及结构安排
• 第二章 小型化宽频带微带天线
• 2.1 微带天线小型化技术
• 2.1.1 增加介电常数
• 2.1.2 加载微带天线技术
• 2.1.3 曲流技术
• 2.1.4 左手材料
• 2.2 微带天线宽频带技术
• 2.2.1 通过微带天线等效电路参数修改
• 2.2.2 通过多谐振点的叠加从而增加带宽
• 2.2.3 通过阻抗匹配，降低电抗实现宽频带
• 2.3 本章小结
• 第三章 超宽带微带天线
• 3.1 超宽带螺旋微带天线发展及应用
• 3.2 一种小型化螺旋微带天线设计
• 3.2.1 一种小型化阿基米德螺旋天线设计
• 3.2.2 新型小型化缝隙加载阿基米德螺旋天线后放置反射面的研究
• 3.3 两种超宽带微带天线设计思路
• 3.3.1 将超宽带天线构造成超宽带微带天线
• 3.3.2 增强微带天线电场横向分量，抑制谐振腔模式
• 3.4 小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 本论文的主要工作和创新点
• 4.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果