小型化微带天线的研究毕业论文.doc

1、摘要摘要近年来 ，随着个人通讯和移动通讯技术的迅速发展，在天线的设计上提出了小型化和宽频带的要求。而微带天线具有结构紧凑、外观优美、体积小重量轻.等优点，得到广泛的应用。但是，低增益、窄带宽的缺陷也限制了微带天线的使用。因此本文对微带天线最基本的小型化技术、宽频带技术进行了探讨、分析和归纳。在设计过程中，采用 ANSOFT 公司的电磁仿真软件Ansoft HFSS，结合宽频带的设计方法，提出了一些简单的微带天线结构。关键词：微带天线 宽频带 小型化AbstractAbstractIn recent years， the demand form miniaturization， multiban

2、d and broadband has been presented with rapid development of mobile communications. Therefore， the size of the antenna is required to be as small as possible.Microstrip antennas have several advantages over conventional monopole-like antenna for mobile handsets. They are less prone to damage， compac

3、t in total size and aesthetic from the appearance point of view. Unfortunately， some shortcomings of Microstrip antennas such as low gain， small bandwidth， etc， make them unfit for practical application. Therefore this paper， the basic microstrip antenna miniaturization technologies， broadband techn

4、ologies are discussed， analyzed and summarized.During the design process， The use of electromagnetic simulation software of ANSOFT companyAnsoft HFSS，Made a number of simple microstrip antenna structure combination of broad-band design method.Keywords: Microstrip antenna ， Broadband ， Smaller摘要毕业设计（

5、论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提

6、供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 目录ii学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交

7、论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目录 iii目录第一章 绪论 .11.1 微带天线简介 .11.2 国内外研究微带天线的宽频带技术 .21.3 微带天线小型化方法 .31.4 本文主要内容 .3第二章 微带天线基本理论及分析方法 .52.1 微带天线简介 .52.2 微带天线的优缺点与应用 .62.3 微带天线的结构和分析方法 .82.4 微带天线的结构 .82.4.1 微带

8、天线的辐射结构 .82.4.2 微带天线的馈电结构 .112.5 微带天线的分析方法 .142.5.1 解析方法 .142.5.2 数值方法 .15第三章 微带天线的小型化及宽频带技术 .173.1 微带天线的小型化技术 .173.1.1 概述 .173.1.2 微带天线小型化方法 .183.1.3 微带天线的小型化设计与分析 .213. 2 微带天线宽频带技术 .263.2.1 概述 .263.2.2 选择合适的介质基片与贴片 .273.2.3 阻抗匹配技术 .283.2.4 电阻性加载技术 .293.2.5 多模技术 .303.2.6 在贴片或接地板上 “ 开窗”的办法 .31第四章 微带

9、天线的宽频带设计 .33第五章 结束语 .37致谢 .39参考文献 .41目录iv第一章 绪论 1第一章 绪论随着全球通信业务的迅速发展，作为未来个人通信主要手段的无线移动通信技术己引起了人们的极大关注，在整个无线通讯系统中，天线是将射频信号转化为无线信号的关键器件，其性能的优良对无线通信工程的成败起到重要作用。快速发展的移动通信系统需要的是小型化、宽频带、多功能(多频段、多极化)、高性能的天线。微带天线作为天线家祖的重要一员，经过近几十年的发展，已经取得了可喜的进步，在移动终端中采用内置微带天线，不但可以减小天线对于人体的辐射，还可使手机的外形设计多样化，因此内置微带天线将是未来手机天线技术

10、的发展方向之一，但其固有的窄带特性(常规微带天线约为 2%左右)在很多情况下成了制约其应用的一个瓶颈，因此设计出具有宽频带小型化的微带天线不但具有一定的理论价值而且具有重要的应用价值，这也成为当前国际天线界研究的热点之一。本论文的主要工作就是提出这类天线的一些简单设计方法。1.1 微带天线简介早在 1953 年箔尚(GADcDhamps )教授就提出利用微带线的辐射来制成微带微波天线的概念。但是，在接下来的近 20 年里，对此只有一些零星的研究。直到1972 年，由于微波集成技术的发展和空间技术对低剖面天线的迫切需求，芒森(RE Munson)和豪威尔(JQHowell)等研究者制成了第一批实

11、用的微带天线。随之，国际上展开了对微带天线的广泛研究和应用。1979 年在美国新墨西哥州大学举行了微带天线的专题目际会议，1981 年 IEEE 天线与传播会刊在 1 月号上刊载了微带天线专辑。至此，微带天线已形成为天线领域中的一个专门分支，两本微带天线专辑也相继问世，至今已有近十本书。可见，70 年代是微带天线取得突破性进展的时期；在 80 年代中，微带天线无论在理论与应用的深度上和广度上都获得了进一步的发展；今天，这一新型天线已趋于成熟，其应用正在与日俱增。小型机载天线的研究21.2 国内外研究微带天线的宽频带技术微带天线的固有缺点就是阻抗频带窄，展宽频带是最困难也是最富有挑战性的技术之一

12、，随着移动通信系统、全球定位系统(GPS) 、卫星通信系统的发展，宽频带微带贴片天线的研究己成为了非常热门的课题，同时宽带微带贴片天线将逐渐向着小型化，简单化同时具有多功能、多用途的方向发展。近年来，人们在微带贴片天线展宽频带方面做了大量的研究微带天线的宽频带技术主要采用以下几种方法实现。A.有空穴结构的宽带微带贴片天线。B.采用多层介质基片微带天线的结构，将馈电网络与天线贴片分别置于不同的介质基片上，这样可以获得宽频带的驻波比特性。图 3.1 电磁耦合的双层微带天线图 3.2 附加调协枝节的微带天线C. U 形缝隙结构的宽带微带贴片天线结构图如下：第一章 绪论 3图 4-1 俯视图图 4-2

13、 侧面图1.3 微带天线小型化方法随着无线通信事业的飞速发展，微带天线的尺寸与其它通信器件相比尺寸越来越大，显得越来越不相适应，因此要求进一步缩小微带天线的尺寸，经过许多学者的研究，发展了各种各样的缩小微带天线的新方法，本节简单介绍如下。A.加载短路探针通过与馈电接近的短路探针在谐振中引入耦合电容实现小型化B.采用高介电常数的材料基片从天线谐振频率关系式可以看出谐振频率与介质参数成反比，因此采用高介电常数(如陶瓷材料)基片可降低谐振频率，从而减小天线尺寸。C.表面开槽 23-25当在贴片表面开不同形式的槽或是细缝时，切断了原来的表面电流途径，在天线等效电路中相当于引入了级联电感。虽然国内外对上

14、述微带天线小型化技术展开了大量的研究，但是其中还是存在小型机载天线的研究4了很多问题，其中天线的性能如增益、带宽与小型化及加工制作之间相互牵制，必须权衡利弊。1.4 本文主要内容本论文主要针对如何实现微带天线宽频带、小型化展开了比较全面的分析研究，同时提出了几种新型结构的微带天线设计，全文共分为以下几个方面：第一章为绪论部分，主要是简单的介绍了当前微带天线的是宽频带、小型化研究状况以及存在的问题，在此调研的基础上提出了自己的研究方向。第二章简单介绍微带天线的基本理论以及分析方法第三章讨论微带天线小型化、宽频带的各种方法，并具体提出了一种小型化方法并附有设计与分析。第四章主要提出了一种新型宽频带。通过理论分析以及仿真软件辅助设计，特别是应用 Ansoft HFSS 全真分析软件，对于天线的重要参数以及这些参数对增加天线带宽的影响都给出了具体定量的分析，最后得到了比较理想的结果。第五章结束语，主要是对本论文的工作进行总结和展望，希望本论文的工作对于以后相关研究能提供一点借鉴和启示。