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小型化宽带分形微带天线的研究

作　者: 李悠
导　师: 周希朗
学　校: 上海交通大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 微带天线多频宽带分形
分类号: TN822
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

天线是无线通信系统中必不可少的组成部分,天线的性能好坏直接影响到系统的通信质量。无线通信系统的迅速发展,对天线的设计提出了小型化、多频段、宽频带等要求。微带天线因其结构紧凑、重量轻、制作成本低、易于批量生产等优点,受到了广泛关注。本文首先介绍了微带天线的发展历史、背景和特点,分析了小型化多频段微带天线和超宽带天线,以及分形天线的概况。接着,本文从微带天线的辐射机理入手,具体讨论了微带天线的理论分析模型和数值分析方法,并总结了实现微带天线小型化、多频段和宽频带的多种技术,同时,还介绍了分形理论以及分形微带天线有关的概念。然后,本文设计并制作了一款小型化具有Cantor分形和Koch曲线的多频带分形微带天线,可工作于TD-SCDMA、WLAN和WiMax三个不同的波段下。测试结果表明,本文采用的设计方法、仿真结果的有效性可正确性。最后,利用Cantor集原理设计了一款分形超宽带天线,该分形天线通过共面波导馈电,其工作频段覆盖了FCC颁布的3.1-10.6GHz超宽带频率范围,且可以同时工作于多个通信系统中。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
第一章绪论  7-16
  1.1 引言  7-8
  1.2 微带天线概述  8-10
  1.3 超宽带天线技术概述  10-13
  1.4 分形微带天线技术  13-14
  1.5 本文主要内容  14-16
第二章微带天线的基本理论  16-31
  2.1 微带天线的辐射原理  16-17
  2.2 微带天线的分析模型  17-21
    2.2.1 传输线模型  17-19
    2.2.2 空腔模型  19-21
  2.3 微带天线的数值分析方法  21-28
    2.3.1 矩量法  21-23
    2.3.2 有限元法  23-26
    2.3.3 时域有限差分法  26-28
  2.4 电磁场仿真软件简介  28-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章微带天线的小型化宽频带技术  31-43
  3.1 微带天线的小型化技术  31-34
    3.1.1 增加介电常数法  31
    3.1.2 在薄介质基片上使用短路针  31-32
    3.1.3 使用曲流贴片或曲流接地板  32-33
    3.1.4 使用平面倒F 型或倒U 型结构  33-34
  3.2 微带天线的多频带技术  34-36
    3.2.1 多片法  34-35
    3.2.2 多模单片法  35
    3.2.3 加载单片法  35-36
  3.3 微带天线的宽频带技术  36-42
    3.3.1 采用厚基片  37-38
    3.3.2 附加阻抗匹配网络  38
    3.3.3 采用非线性基片材料  38-39
    3.3.4 采用对数周期结构  39-40
    3.3.5 采用附加无源贴片  40
    3.3.6 采用多层结构  40-41
    3.3.7 采用开槽结构  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章分形微带天线技术  43-55
  4.1 分形理论  43-46
    4.1.1 分形的概念  43-44
    4.1.2 分形维数  44-46
  4.2 分形在天线中的应用  46-52
  4.3 Cantor 分形与Koch 分形  52-53
    4.3.1 Cantor 集  52-53
    4.3.2 Koch 分形  53
  4.4 本章小结  53-55
第五章基于CANTOR 集和KOCH 分形的多频段宽带微带天线  55-69
  5.1 基于Cantor 集和Koch 分形的多频带微带天线  55-62
    5.1.1 基于Cantor 集的多频带微带天线设计  55-58
    5.1.2 用Koch 分形对Cantor 天线的优化  58-62
  5.2 基于Cantor 分形的超宽带分形微带天线  62-68
    5.2.1 共面波导馈电（CPW）  63-64
    5.2.2 基于Cantor 集的超宽带微带天线设计  64-68
  5.3 本章小结  68-69
第六章总结  69-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  74-76

小型化宽带分形微带天线的研究

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