微带天线的小型化研究

论文摘要

微带天线以其体积小,剖面低,易于与大规模集成电路相集成等良好特性而受到广泛的关注。随着无线通信系统的不断发展进步,通信设备也在朝着小型化方向发展。在室内无线通信,移动通信,射频识别,甚至医用领域,都迫切需要体积小、集成化高、工作频段宽的微带天线。论文综述了天线发展历史和微带天线的分析方法,详细论述并分析了微带天线小型化技术的几种手段。在此基础上提出了两款新型的超小型化微带天线。本文主要完成了以下几个方面的工作：提出了一种W型超小型化微带天线。该天线的辐射贴片围绕接地板两圈,从而使天线俯视时呈W形。天线利用微带馈线馈电,通过高频电磁仿真软件模拟仿真,找到了其性能最佳时微带馈线的位置。另外,通过在适当的位置处插入短路探针,使天线在保持小尺寸的前提下,其驻波比明显的降低,天线的工作频段从1.212GHz到1.221GHz,带宽为9.02MHz。最后,利用在接地板的适当位置处开L型槽,弥补了因为天线的小型化而导致其增益降低的问题,使天线在保持小型化的同时,在一定程度上增大了其增益。天线在1.217GHz处的增益为1.9192dB。根据相关文献介绍和微带天线小型化技术的理论知识,提出了一种新型双C型臂超小型化微带天线。该天线综合运用了采用特殊形状的辐射贴片,采用高介电常数介质基板,加载短路探针,加载短路面,增加阻抗调节板等方法实现了天线的小型化。该天线的工作频段分别为从2.572GHz到2.697GHz和从4.835GHz到4.975GHz,带宽分别为125MHz和140MHz。另外,为了克服由于小型化后天线增益降低的缺点,本文采用了在接地板上开H型槽的方法适当的提高了天线的增益。本设计中,加载短路面和增加阻抗调节板等方法在实现天线小型化的同时,也在一定程度上增大了天线的增益。天线在2.65GHz处的增益为-4.1dB,在4.9GHz处的增益为2.13dB。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及科学意义
• 1.2 天线小型化技术的发展趋势
• 1.3 天线小型化技术的研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容及论文安排
• 第2章 天线概述
• 2.1 天线发展的历史
• 2.2 微带天线的基本电参数
• 2.2.1 方向图、主瓣宽度与副瓣电平
• 2.2.2 方向性系数与增益
• 2.2.3 极化
• 2.2.4 交叉极化
• 2.2.5 输入阻抗
• 2.2.6 频带宽度
• 2.2.7 驻波比与反射系数
• 2.2.8 有效长度与有效面积
• 2.3 微带天线概述
• 2.3.1 简介
• 2.3.2 微带天线的性能
• 2.3.3 微带天线的辐射原理
• 2.3.4 微带天线的分析方法
• 2.3.5 基本矩形微带天线的分析
• 2.4 微带天线的数值分析方法
• 2.4.1 矩量法
• 2.4.2 有限元法
• 2.4.3 时域有限差分法
• 2.5 本章小结
• 第3章 微带天线的小型化技术
• 3.1 增加介质基板的介电常数
• 3.2 表面开槽
• 3.2.1 辐射贴片开槽
• 3.2.2 接地板开槽
• 3.3 短路加载
• 3.3.1 短路加载的分类
• 3.3.2 短路探针加载的物理模型
• 3.3.3 短路探针加载的应用
• 3.3.4 短路面加载
• 3.3.5 加载技术与开槽技术的结合
• 3.4 采用特殊形状的辐射贴片
• 3.4.1 特殊形状的平面辐射贴片
• 3.4.2 折叠辐射贴片
• 3.5 附加有源网络
• 3.6 采用电磁带隙结构
• 3.7 采用左手介质
• 3.8 馈电方法的选择
• 3.9 本章小结
• 第4章 一种W型超小型化微带天线的设计
• 4.1 天线的结构
• 4.2 天线的设计过程
• 4.2.1 采用特殊形状的辐射贴片
• 4.2.2 馈线位置的选择
• 4.2.3 加载短路探针
• 4.2.4 接地板开槽
• 4.3 天线的性能
• 4.3.1 带宽
• 4.3.2 辐射特性
• 4.4 本章小结
• 第5章 一种双C型臂超小型化微带天线的设计
• 5.1 天线的结构
• 5.2 天线的设计过程
• 5.2.1 天线的小型化设计
• 5.2.2 提高天线的增益
• 5.3 天线的性能
• 5.3.1 带宽
• 5.3.2 辐射特性
• 5.4 本章小结
• 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文