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超宽带陷波微带天线研究

汇报人：

2024-01-15

引言

超宽带陷波微带天线基本理论

超宽带陷波微带天线设计与仿真

超宽带陷波微带天线制作与测试

超宽带陷波微带天线性能评估

总结与展望

引言

01

无线通信需求增长

随着无线通信技术的快速发展，对高性能、小型化天线的需求日益增长。

02

超宽带技术重要性

超宽带技术具有传输速率高、抗干扰能力强等优点，在无线通信领域具有广泛应用前景。

03

陷波微带天线优势

陷波微带天线具有体积小、重量轻、易于集成等优点，是实现超宽带无线通信的关键技术之一。

发展趋势

未来，超宽带陷波微带天线将朝着更高性能、更小体积、更低成本的方向发展，同时还将注重多频段、多功能等特性的实现。

国内外研究现状

目前，国内外学者在超宽带陷波微带天线设计方面已取得一定成果，但仍存在带宽不足、性能不稳定等问题。

本文旨在设计一种高性能、小型化的超宽带陷波微带天线，以满足无线通信领域对高性能天线的迫切需求。

首先，分析超宽带陷波微带天线的基本原理和设计方法；其次，设计并优化天线的结构参数，实现高性能和小型化的平衡；最后，通过实验验证所设计天线的性能，并与现有技术进行比较分析。

研究目的

研究内容

超宽带陷波微带天线基本理论

辐射原理

01

微带天线通过微带贴片与接地板之间的缝隙产生辐射，缝隙中的电磁场分布决定天线的辐射特性。

02

馈电方式

微带天线可采用同轴馈电、微带线馈电等多种馈电方式，不同的馈电方式会影响天线的性能。

03

阻抗匹配

为实现良好的辐射效果，需要对微带天线进行阻抗匹配设计，使其输入阻抗与馈线阻抗相匹配。

陷波技术原理

陷波技术是一种通过在天线上引入特定的结构或元件，实现在特定频率处产生阻带或陷波的方法。通过合理设计陷波结构，可以实现对干扰信号的抑制或滤除。

陷波技术应用

陷波技术广泛应用于无线通信、雷达、电子对抗等领域，用于提高系统的抗干扰能力和通信质量。在微带天线设计中，引入陷波技术可以实现对特定干扰信号的滤除，提高天线的性能。

超宽带陷波微带天线设计与仿真

选择合适的贴片形状和尺寸，以实现超宽带频率响应和所需的辐射特性。

辐射贴片设计

设计合适的馈电结构，如微带线馈电、共面波导馈电等，以确保天线在超宽带范围内的良好匹配和辐射效率。

馈电结构设计

在天线结构中引入陷波结构，如开口环、缝隙等，以实现在特定频率处的陷波功能，从而抑制干扰信号。

陷波结构设计

仿真软件选择

选择合适的电磁仿真软件，如HFSS、CST等，用于建立天线模型并进行仿真分析。

模型参数设置

根据天线设计参数，设置仿真模型中的各项参数，如贴片尺寸、馈电位置、介质板厚度和介电常数等。

边界条件与激励设置

设置合适的边界条件和激励方式，以模拟实际工作环境中的天线性能。

S参数分析

辐射方向图分析

分析天线的辐射方向图，了解其在不同频率和方向上的辐射特性。

增益与效率分析

评估天线的增益和效率性能，以判断天线在实际应用中的性能表现。

通过仿真得到天线的S参数曲线，评估天线在超宽带范围内的反射系数和传输性能。

陷波效果验证

通过仿真结果验证陷波结构的有效性，确保天线在特定频率处具有良好的陷波功能。

超宽带陷波微带天线制作与测试

加工制作

采用印刷电路板（PCB）工艺，将设计好的辐射贴片、接地层和馈电结构加工到基板上。

馈电结构设计

选择合适的馈电方式，如微带线馈电、同轴探针馈电等，并进行优化设计。

接地层设计

设计接地层形状和尺寸，以实现良好的阻抗匹配和辐射效率。

基板选择与准备

选用适当介电常数的基板材料，进行裁剪、清洗和烘干处理。

辐射贴片设计

根据所需工作频率和带宽，设计合适的辐射贴片形状和尺寸。

测试系统搭建

搭建包括矢量网络分析仪（VNA）、测试电缆、校准件和待测天线等在内的测试系统。

天线安装与调试

将待测天线安装到测试系统中，并进行调试以确保测试准确性。

S参数测试

使用VNA测试天线的反射系数（S11）和传输系数（S21），以评估天线的阻抗匹配和辐射效率。

辐射性能测试

在微波暗室或开阔场地进行天线的辐射性能测试，包括辐射方向图、增益、交叉极化比等。

根据测试结果，分析天线的反射系数和传输系数，判断天线是否满足设计要求。

S参数分析

辐射性能分析

与其他天线对比

对天线的辐射方向图、增益、交叉极化比等进行分析，评估天线的辐射性能优劣。

将测试结果与其他类似天线进行对比，分析超宽带陷波微带天线的优势和不足。

03

02

01

超宽带陷波微带天线性能评估

超宽带陷波微带天线具有极宽的带宽，能够覆盖多个通信频段，满足现代无线通信系统的需求。

带宽

该天线具有较高的增益，能够提供更好的信号接收和发射能力。

增益

超宽带陷波微带天线的辐射效率较高，能够将输入功率有效地辐射出去，减少能量的损耗。

辐射效率

不同湿度下的性能稳定性