学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

PIFA天线设计及HFSS软件的二次开发

作　者: 柳得水
导　师: 吉爱国
学　校: 青岛理工大学
专　业: 通信工程
关键词: 双频PIFA 微带天线圆极化射频识别 HFSS-MATLAB-API
分类号: TN820
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 13次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

最近几年，移动通信与物联网技术已经逐步变成我国经济的新的增长点。天线作为重要射频前端主要用于发射和接收电磁波，它正朝着多频段，小型化，智能化的方向快速发展。天线设计讲求越来越多的时效性与高效性。传统天线设计软件或者单一设计方法已无法满足当前需求。基于以上需求，我们先将研究切入点放在两个系统共同的最前端器件天线的设计与方法研究上。切合现在实际应用，利用新颖的方式来设计两款天线。一个是双频PIFA手机天线，既可用于GSM900MHz频段又可工作于ISM2450MHz，满足新一代无线通信系统对频段和带宽的需求，还具有体积小，重量轻，低剖面，低SAR的特点;另一个天线则是应用于射频识别通信领域，具有抗干扰圆极化的微带贴片天线，同样工作于ISM2450MHz频段。设计的圆极化微带天线体积小，成本低，抗干扰能力强并且有很好的圆极化特点以及相对较宽的带宽。其中圆极化天线采用一种接口函数将HFSS与matlab软件结合起来的方法设计，这是对HFSS软件使用的一次重新定义。可将HFSS脚本抽离出来在matlab中进行编写修改，在matlab中生成对应HFSS脚本，再调用HFSS在其中生成模型仿真。天线建模以及部分数据分析工作都可以在matlab中进行，本方法对一些复杂模型可以简化设计流程，对于天线建阵方面也更加灵活，提高设计的效率。这是一种新颖有效地设计思路，是数值计算和模型建立方法学上的提高，同样是天线设计优化和时效性上的突破。本方法将Matlab的丰富的建模以及数值计算能力与电磁仿真软件HFSS的精准仿真功能结合起来，还可以将一些优秀的优化算法和参数分析方法引入使原本无法在HFSS中使用的先进算法得以利用。另外我们拓展了HFSS在matlab中使用脚本建模仿真的局限性，提取出HFSS软件中关于本征模求解以及各种扫频设置的相应脚本，并通过HFSS-MATLAB-API成功与matlab连接，封装成函数，可在matlab中完成HFSS本征模求解和快速扫频等设置，进一步提高了将这两款软件结合使用的完整性与系统性。最后分别建立相应模型对本征模求解以及快速扫频的可行性进行了验证。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-11
第一章绪论  11-16
  1.1 研究背景意义  11-14
    1.1.1 天线作用以及脚本设计天线研究现状  11-12
    1.1.2 HFSS 软件功能与不足  12-13
    1.1.3 HFAA-MATLAB-API 脚本  13-14
  1.2 论文的研究内容及主要工作  14-16
第二章平面双频手机 PIFA(Planar Inverted F Antenna)天线设计  16-39
  2.1 平面倒 F 天线的基本原理与介绍  16-21
    2.1.1 PIFA 天线的基本结构原理  16-18
    2.1.2 PIFA 天线的带宽影响因素  18-19
    2.1.3 PIFA 天线实现多频段方法  19-21
  2.2 GSM900和WLAN2.4GHz手机PIFA天线设计与分析  21-36
    2.2.1 GSM900 频段的 PIFA 天线设计  21-24
    2.2.2 在 HFSS 中建模设计 PIFA 天线  24-33
    2.2.3 GSM900 和 WLAN2400 双频天线设计  33-36
  2.3 仿真结果及优化分析  36-39
第三章 HFSS 脚本开发应用设计圆极化天线  39-66
  3.1 HFSS 脚本函数与 matlab 平台  39-45
    3.1.1 Matlab 和 HFSS 及 API 特点介绍  39-41
    3.1.2 脚本函数介绍介绍  41-44
    3.1.3 本章小结  44-45
  3.2 圆极化天线理论  45-51
    3.2.1 圆形圆极化微带天线结构及特点  45
    3.2.2 圆形贴片天线理论  45-51
  3.3 使用脚本对 2.45GHz 圆形贴片圆极化天线设计  51-63
    3.3.1 圆形贴片天线脚本程序设计  51-56
    3.3.2 天线结果仿真  56-57
    3.3.3 天线开十字槽实现天线圆极化设计  57-62
    3.3.4 借助脚本实现天线快速建阵  62-63
  3.4 复杂模型脚本设计  63-66
第四章脚本实现 HFSS 中本征模设置  66-72
  4.1 本征模介绍及本征值问题  66-67
  4.2 设置本征模求解的函数实现  67-68
  4.3 利用脚本对圆形谐振腔建模、设置本征求解及结果分析，验证脚本设置可行性  68-72
第五章脚本实现 HFSS 对快速扫频和离散扫频设置  72-80
  5.1 HFSS 中的快速、离散和插值扫频介绍  72-73
  5.2 使用 HFSS 脚本设置快速、离散扫频的函数  73-76
  5.3 采用 matlab 及编写的函数对一个偶极子天线建模、设置插值扫频求解及结果分析  76-80
第六章总结与展望  80-82
参考文献  82-85
攻读学位期间发表的主要学术论文  85-86
致谢  86

相似论文

基于EPC C1G2协议的超高频RFID系统设计及仿真,TP391.44
畜产品质量安全保障监管RFID系统,TS201.6
基于ARM9的智能解说系统的设计与实现,TP391.44
中国军人五项体能数字化考核系统设计及其实现关键问题研究,E917
无线电子标签手持终端的设计,TP311.52
基于RFID的车辆出入管理系统防碰撞技术研究,TP315
基于RFID技术的PLC电梯门禁系统的设计,TP273.5
基于PN512芯片的通用读写系统研发,TP391.44
密集型RFID系统阅读器防碰撞算法DPC-EdiCa的提出与研究,TP391.44
矿山井下人员定位分站子系统的研究,TP273.5
基于超低功耗双频通行IC卡的高速公路多义性路径识别应用研究,U495
GPS宽波束圆极化微带天线单元及阵列天线研究,TN822
基于SRR结构的RFID技术研究与应用,TP391.44
气瓶管理手持式RFID阅读器设计,TP391.44
柔性制造系统的建模与相关模块的应用研究,TH165
基于RFID的重要图书管理系统设计与实现,TP311.52
一种低副瓣圆极化微带天线阵列的设计,TN822
433M小型微带天线的研究,TN822
小型化多频段天线的研究,TN822
低成本RFID系统安全协议研究,TP391.44
0.18μm CMOS工艺射频集成压控振荡器的研究与设计,TN752