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小型化微带天线的研究与设计

作　者: 甘亚婷
导　师: 王素玲
学　校: 河南理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 微带天线小型化表面开槽无线传感器网络
分类号: TN822
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 25次
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内容摘要

随着无线通信技术的迅猛发展，日趋小型化和高度集成化的无线通信系统要求通信设备具有多功能、小体积、高速率的特点，具有轻、薄、短、小等特性的宽带无线产品将成为今后的主流。天线作为无线通信系统的门户，其性能的好坏将直接影响到系统的通信质量。虽然传统偶极子天线有较好的传输特性，但其尺寸规格已无法满足设备小型化的发展要求。微带天线由于其结构紧凑、剖面低、质量轻、成本低、易制作、易集成等优点，已成为无线通信领域的热门研究内容。本文首先简要回顾了微带天线的发展历程，分析了现阶段微带天线的发展趋势和研究进展；然后介绍了微带天线的辐射机理、馈电方式、理论和数值分析方法及其基本电参数；系统总结和分析了目前常用的微带天线小型化的方法，为本文天线的设计奠定了理论基础；最后提出了一种小型微带天线结构，即通过在天线的地平面上开槽的方法，引导天线贴片上的电流路径发生变化，实现天线的小型化，给出了天线的设计思路和具体步骤，借助于基于有限元法的仿真软件AnsoftHFFS对天线进行了建模仿真，并详细分析了微带天线的参数变量对天线性能的影响，仿真结果表明，该天线具有良好的谐振和辐射特性，可完全满足无线传感器网络天线(2.4GHz ISM频段)的实际应用需求。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
1 绪论  10-16
  1.1 研究背景及意义  10
  1.2 微带天线简介  10-14
    1.2.1 微带天线简介  10-12
    1.2.2 微带天线发展现状  12-14
  1.3 论文主要内容  14-16
2 微带天线基本理论  16-34
  2.1 微带天线基本电参数  16-19
    2.1.1 微带天线电路参数  16-18
    2.1.2 微带天线辐射参数  18-19
  2.2 微带天线辐射机理和馈电方法  19-23
    2.2.1 微带天线辐射机理  19-21
    2.2.2 微带天线馈电方法  21-23
  2.3 微带天线理论分析方法  23-30
    2.3.1 传输线模型  24-27
    2.3.2 空腔模型  27-29
    2.3.3 多端网络模型  29
    2.3.4 全波理论  29-30
  2.4 微带天线数值分析方法  30-33
    2.4.1 矩量法(MoM)  30-31
    2.4.2 有限元法(FEM)  31-32
    2.4.3 时域有限差分法(FDTD)  32-33
  2.5 本章小结  33-34
3 微带天线小型化技术  34-44
  3.1 采用高介电常数基片  34-35
  3.2 短路加载  35-36
  3.3 曲流技术  36-38
  3.4 有源加载  38-39
  3.5 采用特殊贴片结构  39-41
  3.6 采用左手材料  41
  3.7 电磁带隙结构  41-42
  3.8 小结  42-44
4 小型化无线传感器网络天线设计  44-58
  4.1 无线传感器网络  44
  4.2 GAINSJ-EVO 节点  44-45
  4.3 天线设计指标  45-46
  4.4 矩形微带天线设计  46-51
    4.4.1 介质基片材料和厚度的选择  46-47
    4.4.2 单元宽度 W 的选取  47-48
    4.4.3 单元长度 L 的选取  48
    4.4.4 馈电方式和馈电点位置的选择  48-49
    4.4.5 地平面尺寸的确定  49-51
  4.5 微带天线小型化设计  51-53
    4.5.1 小型化方法的确定  51
    4.5.2 缝隙位置变量对天线性能的影响  51-53
  4.6 传感器节点对天线性能的影响  53-56
  4.7 小结  56-58
5 仿真结果与分析  58-68
  5.1 天线结构  58
  5.2 仿真结果与讨论  58-63
  5.3 参数分析  63-66
  5.4 小结  66-68
6 总结与展望  68-70
  6.1 总结  68-69
  6.2 展望  69-70
参考文献  70-74
作者简历  74-76
学位论文数据集  76

小型化微带天线的研究与设计

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