天线集成技术中的多频与宽带分形微带天线研究

论文题目: 天线集成技术中的多频与宽带分形微带天线研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电磁场与微波技术

作者: 余泉东

导师: 徐金平

关键词: 微带贴片天线,分形,多频特性,宽带微带天线,电磁分析商用软件

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 分形微带天线具有多频工作特性,在新兴的天线集成技术中有着良好的开发应用前景。本文首先介绍了微带天线的基本理论和工程设计方法,包括传统的微带天线理论模型、用于微带天线研究的典型电磁场数值计算方法和一些天线设计的经验公式,简要介绍了目前流行的电磁分析商用软件。在此基础上,基于HFSS和Ensemble等先进的电磁分析软件,完成了以下两方面的研究工作:(1)着重研究了典型的分形微带贴片天线的多频特性,探讨了分形结构的微带天线产生多频特性的机理,对一至三阶单层Sierpinski carpet分形微带天线进行了大量仿真计算和优化设计,对这种分形微带天线的谐振曲线,带宽,阻抗特性和方向性等天线参数进行了详细的考察和分析。加工了一至三阶的单层Sierpinski carpet分形微带天线样品,并进行了实验测试。测试数据和仿真计算结果一致。(2)为了克服单层分形微带天线频带窄的缺点,利用不同的分形微带结构单元的多频谐振特性,提出了一种新型的准分形多层微带天线,有效地展宽了天线的阻抗带宽。这种新型的宽带多层天线采用Sierpinski carpet分形贴片,并通过修改贴片形状来调整不同层面上的天线的谐振特性。在进行了充分的仿真计算的基础上,选取了优化设计方案,分别加工和测试了一个双层分形微带天线和三层分形微带天线。测试结果和仿真优化计算结果一致性良好,两个天线分别达到了28%和24%的相对带宽,有效地增大了分形微带天线的带宽。本文研究结果表明,分形微带天线具有独特的优点,结合传统微带天线展宽频带的方法,可以设计宽带分形微带天线,大大地拓展微带天线的应用范围,在天线集成技术等方面具有很高的实用价值。使用电磁分析商用软件来进行天线设计具有较高的可靠性和有效性,可以提高天线分析和设计的效率,降低成本。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

第二章微带天线基本理论

2.1 辐射问题的电磁场分析和求解

2.2 天线的基本参量

2.3 微带天线的分析方法

2.3.1 微带天线的理论模型

2.3.2 电磁场数值分析方法

2.3.3 基于数值方法的商业软件介绍

第三章分形微带天线理论与设计

3.1 微带天线设计方法

3.2 分形微带天线理论

3.3 Sierpinski carpet 分形天线的多频特性研究

3.3.1 Sierpinski carpet 分形微带天线介绍

3.3.2 Sierpinski 分形微带天线的优化

3.3.3 单层分形微带天线多频特性的原理分析

3.3.4 单层Sierpinski carpet 分形微带天线的性能

3.4 Sierpinski carpet 分形天线实验结果及讨论

第四章宽频带分形微带天线设计

4.1 宽频带天线的特点

4.2 实现宽频带和多频带微带天线的技术途径

4.3 宽频带天线的设计与仿真

4.3.1 宽频带分形微带天线的结构

4.3.2 宽频带分形微带天线的优化过程

4.3.3 宽频带分形微带天线的设计

4.4 宽频带分形天线的实验

4.5 结论

结束语

致谢

攻读硕士学位期间的科研成果

参考文献

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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