共面波導(dǎo)饋電多頻微帶貼片天線設(shè)計

2.55萬字
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摘要 隨著社會的發(fā)展，無線通信在人們生活中發(fā)揮著愈來愈重要的作用。天線作為無線通信中必不可少的部分也得到了飛速發(fā)展。微帶天線由于其重量輕、體積小、成本低、易于和載體共形、易于和微波電路集成等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地滿足小型化多頻段以及超寬帶的需求，因此得到了越來越廣泛的研究和應(yīng)用。目前的通信天線主要向著小型化、多頻段、寬帶化發(fā)展，以及最近發(fā)展起來的時域方向。
本文首先簡要地介紹了微帶天線的基本參數(shù)、理論分析方法以及饋電結(jié)構(gòu)，并對微帶天線的小型化技術(shù)、多頻段技術(shù)和展寬頻帶技術(shù)做了總結(jié)分析。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種可以同時工作在四個頻帶的緊湊型共面波導(dǎo)饋電微帶貼片天線，該天線是在三角形輻射單元的基礎(chǔ)上加載水平縫隙和梯形槽達(dá)到所需要求。通過Ansoft HFSS軟件仿真結(jié)果表明，在1.69~1.85GHz，2.2~2.96GHz，3.39~3.84GHz，5.14~7.28GHz頻段形成四個阻帶。本天線具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、剖面低、成本低、易于集成批量加工等特點(diǎn)并在整個工作頻帶范圍內(nèi)顯示出良好的輻射方向特性，可廣泛應(yīng)用于移動通信、無線局域網(wǎng)、全球微波互聯(lián)接入網(wǎng)等無線通信系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞 微帶天線 小型化 多頻段 超寬帶 共面波導(dǎo)饋電


Design of CPW-fed multi-frequency microstrip patch antenna
ABSTRACT With the social development,wireless communication becomes more and more important in people’s lives.Antenna as an essential part in wireless communication,Which has also been a rapid development. Microstrip antenna has lots of strengths, such as small size, low cost, easy fabrication and easy integration, and these strengths promise that microstrip antenna is suitable to be used to design compact, multi-frequency and UWB antennas, so microstrip antenna wins more and more research and applications.Now,development of common communications antennas are miniaturization,
multi-band,broad band and new time-domain antenna.ete.
This paper begins with a brief introduction to the basic parameters of the microstrip antenna theory analysis and feed structure, and the microstrip antenna miniaturization technology, multi-band technology and the development of wideband technology to do a summary of the analysis. On the basis of the design of a compact simultaneously in four band coplanar waveguide-fed microstrip patch antenna, which is based on the level of loading on the radiating element triangular and trapezoidal groove slit meet the required .By Ansoft HFSS software simulation results show that the 1.69 ~ 1.85GHz, 2.2 ~ 2.96GHz, 3.39 ~ 3.84GHz, 5.14 ~ 7.28GHz band formed four stopband.The antenna has a simple structure, small size, light weight, low profile, low cost, easy to integrate batch processing features and shows good radiation characteristics over the entire operating frequency range, can be widely used in mobile communications, wireless LAN, global microwave network access network wireless communication system.

KEYWORDS Microstrip antenna Miniaturization Multiband Ultra-Wideband
Coplanar waveguide feed


目 錄
第一章 緒論 1
1.1 微帶天線的概述及發(fā)展方向 1
1.2 超寬帶天線的研究背景和發(fā)展概況 2
1.3小型化多頻微帶天線技術(shù) 3
1.3.1研究背景及意義 3
1.3.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.4 本文的主要工作和內(nèi)容安排 5
第二章 微帶天線的基本參數(shù)、理論分析方法和饋電結(jié)構(gòu) 7
2.1 天線的基本參數(shù) 7
2.1.1 阻抗帶寬 7
2.1.2 天線的極化特性 7
2.1.3 天線的輻射方向圖 8
2.1.4 天線的輸入阻抗與輻射效率 8
2.1.5 方向性系數(shù)及增益 9
2.2 微帶天線的理論分析方法 9
2.2.1 傳輸線模型理論 9
2.2.2 空腔模型理論 11
2.2.3 全波分析理論 12
2.3 微帶天線的饋電結(jié)構(gòu) 12
2.3.1直接饋電 13
2.3.1.1 微帶線饋電 14
2.3.1.2 同軸饋電 14
2.3.2 間接饋電 14
2.3.2.1 孔徑耦合饋電 14
2.3.2.2 共面波導(dǎo)線饋電 15
2.3.2.3 電磁耦合饋電 15
2.4 本章小結(jié) 15
第三章 微帶天線的小型化、多頻段和寬頻帶技術(shù) 16
3.1 微帶天線的小型化技術(shù) 16
3.1.1 加載法 16
3.1.2 曲流法 16
3.1.3 高介電常數(shù)法 17
3.2 微帶天線多頻技術(shù) 18
3.2.1 單片法 18
3.2.1.1 多模單片法 18
3.2.1.2 加載單片法 18
3.2.2 多片法 18
3.2.2.1 采用寄生貼片技術(shù) 19
3.2.2.2 采用多層重疊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多頻段工作 19
3.3 微帶天線的寬頻帶技術(shù) 19
3.3.1 傳統(tǒng)法 20
3.3.2 多諧振器方法 20
3.3.3 雙頻段合成法 21
3.3.4 阻抗匹配法 21
3.4 本章小結(jié) 21
第四章 HFSS仿真分析 22
4.1 Ansoft HFSS概述 22
4.2 HFSS的特點(diǎn) 23
4.3 HFSS工作界面說明 24
4.4 HFSS設(shè)計天線步驟 25
4.5 本章小結(jié) 30
第五章 共面波導(dǎo)饋電多頻微帶貼片天線設(shè)計 31
5.1 引言 31
5.2 天線共面波導(dǎo)饋電多頻微帶貼片天線設(shè)計 31
5.2.1 天線設(shè)計分析 31
5.2.2 天線結(jié)構(gòu)分析 32
5.2.2.1三角輻射貼片對天線工作頻段的影響 32
5.2.2.2 槽1對天線工作頻段的影響 32
5.2.2.3 矩形貼片對天線工作頻段的影響 34
5.2.2.4 槽2對天線工作頻段的影響 35
5.2.2.5 接地板對天線的影響 36
5.2.3 天線的優(yōu)化分析 38
5.3 實(shí)物測量與結(jié)果分析 39
5.4 本章小結(jié) 43
第六章 全文總結(jié) 44
致謝 45
參考文獻(xiàn) 46