空气贴片微带天线的设计开题报告.docx

西安工业大学北方信息工程学院

毕业设计（论文）开题报告

题目：空气贴片微带天线的设计

系

别

电子信息系

专

业

通信工程

班

级

B090310

姓

名

白毅文

学

号

导

师

陈蕾

2012年12月21日

一.毕业设计(论文)题目背景、研究意义及国内外相关研究情况。

1.1题目背景及研究意义

自从20世纪70年代中期微带天线理论得到很大发展以来，由于微带天线体积小、重量轻、馈电方式灵活、成本低、易于与目标共形等优点而深受人们亲睐，在雷达、移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统(GPS)等领域得到广泛的应用。天线，在任何无线电系统组成中，都是必不可少的组件。简单地说，天线是一种导行波与自由空间波之间的转换器件或换能器，完成空间波和传输线导行波之间的相互转换。天线的基本功能是实现辐射或接收无线电波，分别称为发射天线或接收天线。圆极化作为微带天线理论和技术应用的一个重要分支，被广泛的运用于雷达、导航、卫星等电子系统中。由于其特性，使得收发天线间有很强的角度位置定位灵活性，并且能减小信号的多路径干扰和其他的一些影响。此外，宽带通信具有通信容量大、保密性好、抗多径干扰能力强等许多优点，是21世纪通信系统的发展方向，从而对通信设备的宽带化也提出了越来越高的要求。其中宽带天线就是无线通信系统所要研究的一个重要部分。本论文主要针对无线通信中的圆极化微带天线设计、分析与应用技术进行了研究与探索。

1.2研究意义

微带天线的发展正方兴未艾，应用前景非常广泛。由于应用的需要，微带天线在许多方面还将得到进一步的发展，如天线介质材料的更新，天线的多极化技术，分形技术，光子带隙技术以及计算机辅助设计技术和计算机辅助制造技术等。随着技术的发展以及人们对微带天线的深入研究和探讨，微带天线将会得到更为广泛的用。

1.3国内外相关研究情况

微带天线随着应用领域的快速扩展而开始被广泛的研究和使用。其中许多学者和工程师对微带天线的双频，多频操作进行了大量的研究应用.早期发展的结构为堆叠式与共平面式的结构，之后随着频率比，极化要求以及整体天线体积上的要求，并配合不同的馈入方式而有各种不同设计结构出现。例如有使用多个寄生元件或两个独立辐射元件的结构，有利用单一馈源或同时使用两个独立馈源在不同位置的设计，也有利用植入电抗性负载的设计，这些电抗性负载广义而言包括短路同轴微带，嵌入的微带线，短路棒，变容二极管，槽孔等等.在解决微带天线窄频带特性的问题上，各种设计不断推陈出新，所利用的方法也不断被开发并互相结合。

二本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施。

2.1研究的主要内容

天线分析的基本问题是求解天线在周围空间建立的电磁场，求得电磁场后，进而得出其方向图，增益和输入阻抗等特性指标。分析微带天线的基本理论大致可以分为三类。最早出现的也是最简单的是传输线模(TLM—TransmissionLineModel)理论，主要用于矩形贴片。更严格更有用的是空腔模型(CM-CavityModel)理论，可用于各种规则贴片，但是基本上限于天线厚度远远小于波长的情况。最严格而计算最复杂的是全波(FW-FullWave)理论，全波分析中常常需要使用到各种数值方法。从原理上来说，全波理论可用于各种结构，任意厚度的微带天线，然而要受到计算模型的精度和机时的限制。从数学处理上看，第一种理论把微带天线的分析简化为一维的传输线问题；第二种理论则发展到二维边值的问题的求解；第三种理论又进了一步，可以计入三维的变化，不过计算也费时的多。自然，这三种理论仍在不断的在某些方面有所发展，同时也出现了一些别的分析方法。基于对全波理论中积分方程法的简化，产生了格林函数法(GFA-GreenFunctionApproach)；而由空腔模垫的扩展，出现了多端网络法(MNA-MultiportNetworkApproach)等。本设计在基板与地板之间增加空气来降低等效介电常数，从而达到增加宽带的目的，增加了空气层介质后，探针长度将变长，馈电探针的电抗作用明显。为了改善天线的阻抗特性，采用反转容性探针馈电方式进行补偿。如图1所示。

空气介质

空气

介质

图1有空气隙的微带天线结构

2.2研究方案、研究方法或措施

本论文将分析总结多种实现微带天线设计方法，尤其是对UHF频段的微带圆极化天线结构做了详细分析，研究了天线高度,短路金属板宽度与谐振频率之间的变化关系等。在使用3D电磁场仿真软件HFSS对天线结构进行仿真的基础上，结合多种设计方法，提出了两种新型结构的微带天线，分别应用于WLAN，移动通讯终端。论文中新型结构的微带天线具有占用体积小，频带宽，效率高等优点。为了验证仿真结果，制