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微带天线的小型化研究

作　者: 邓曦
导　师: 刘运林
学　校: 西南交通大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 微带天线小型化短路加载接地板开槽
分类号: TN822
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

微带天线以其体积小,剖面低,易于与大规模集成电路相集成等良好特性而受到广泛的关注。随着无线通信系统的不断发展进步,通信设备也在朝着小型化方向发展。在室内无线通信,移动通信,射频识别,甚至医用领域,都迫切需要体积小、集成化高、工作频段宽的微带天线。论文综述了天线发展历史和微带天线的分析方法,详细论述并分析了微带天线小型化技术的几种手段。在此基础上提出了两款新型的超小型化微带天线。本文主要完成了以下几个方面的工作：提出了一种W型超小型化微带天线。该天线的辐射贴片围绕接地板两圈,从而使天线俯视时呈W形。天线利用微带馈线馈电,通过高频电磁仿真软件模拟仿真,找到了其性能最佳时微带馈线的位置。另外,通过在适当的位置处插入短路探针,使天线在保持小尺寸的前提下,其驻波比明显的降低,天线的工作频段从1.212GHz到1.221GHz,带宽为9.02MHz。最后,利用在接地板的适当位置处开L型槽,弥补了因为天线的小型化而导致其增益降低的问题,使天线在保持小型化的同时,在一定程度上增大了其增益。天线在1.217GHz处的增益为1.9192dB。根据相关文献介绍和微带天线小型化技术的理论知识,提出了一种新型双C型臂超小型化微带天线。该天线综合运用了采用特殊形状的辐射贴片,采用高介电常数介质基板,加载短路探针,加载短路面,增加阻抗调节板等方法实现了天线的小型化。该天线的工作频段分别为从2.572GHz到2.697GHz和从4.835GHz到4.975GHz,带宽分别为125MHz和140MHz。另外,为了克服由于小型化后天线增益降低的缺点,本文采用了在接地板上开H型槽的方法适当的提高了天线的增益。本设计中,加载短路面和增加阻抗调节板等方法在实现天线小型化的同时,也在一定程度上增大了天线的增益。天线在2.65GHz处的增益为-4.1dB,在4.9GHz处的增益为2.13dB。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-15
  1.1 研究背景及科学意义  11
  1.2 天线小型化技术的发展趋势  11-12
  1.3 天线小型化技术的研究现状  12-14
  1.4 本文研究的主要内容及论文安排  14-15
第2章天线概述  15-30
  2.1 天线发展的历史  15-16
  2.2 微带天线的基本电参数  16-22
    2.2.1 方向图、主瓣宽度与副瓣电平  16-17
    2.2.2 方向性系数与增益  17-18
    2.2.3 极化  18-19
    2.2.4 交叉极化  19
    2.2.5 输入阻抗  19
    2.2.6 频带宽度  19-20
    2.2.7 驻波比与反射系数  20-21
    2.2.8 有效长度与有效面积  21-22
  2.3 微带天线概述  22-26
    2.3.1 简介  22-23
    2.3.2 微带天线的性能  23
    2.3.3 微带天线的辐射原理  23-24
    2.3.4 微带天线的分析方法  24-25
    2.3.5 基本矩形微带天线的分析  25-26
  2.4 微带天线的数值分析方法  26-29
    2.4.1 矩量法  27-28
    2.4.2 有限元法  28
    2.4.3 时域有限差分法  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章微带天线的小型化技术  30-47
  3.1 增加介质基板的介电常数  30-31
  3.2 表面开槽  31-34
    3.2.1 辐射贴片开槽  32-33
    3.2.2 接地板开槽  33-34
  3.3 短路加载  34-39
    3.3.1 短路加载的分类  34-35
    3.3.2 短路探针加载的物理模型  35-36
    3.3.3 短路探针加载的应用  36-37
    3.3.4 短路面加载  37-38
    3.3.5 加载技术与开槽技术的结合  38-39
  3.4 采用特殊形状的辐射贴片  39-40
    3.4.1 特殊形状的平面辐射贴片  39-40
    3.4.2 折叠辐射贴片  40
  3.5 附加有源网络  40-41
  3.6 采用电磁带隙结构  41-42
  3.7 采用左手介质  42-44
  3.8 馈电方法的选择  44-46
  3.9 本章小结  46-47
第4章一种W型超小型化微带天线的设计  47-56
  4.1 天线的结构  47-49
  4.2 天线的设计过程  49-53
    4.2.1 采用特殊形状的辐射贴片  49-50
    4.2.2 馈线位置的选择  50-51
    4.2.3 加载短路探针  51-52
    4.2.4 接地板开槽  52-53
  4.3 天线的性能  53-55
    4.3.1 带宽  53-54
    4.3.2 辐射特性  54-55
  4.4 本章小结  55-56
第5章一种双C型臂超小型化微带天线的设计  56-70
  5.1 天线的结构  56-58
  5.2 天线的设计过程  58-66
    5.2.1 天线的小型化设计  58-61
    5.2.2 提高天线的增益  61-66
  5.3 天线的性能  66-69
    5.3.1 带宽  66-67
    5.3.2 辐射特性  67-69
  5.4 本章小结  69-70
全文总结  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-78
攻读硕士学位期间发表论文  78-79

微带天线的小型化研究

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