寬頻帶小型化微帶天線的基片介質(zhì)材料和結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、微帶天線具有低剖面、低成本、易集成和能與載體共形等特點(diǎn),因而在現(xiàn)代軍民無(wú)線系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)微帶天線的特點(diǎn),結(jié)合介質(zhì)材料的研究和應(yīng)用現(xiàn)況,對(duì)其進(jìn)行了理論和設(shè)計(jì)方法的研究。根據(jù)現(xiàn)代無(wú)線系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì),有所側(cè)重的研究了微帶天線小型化和寬頻帶設(shè)計(jì)方法,這有利于微帶天線在超寬帶系統(tǒng)和移動(dòng)終端內(nèi)置天線中的應(yīng)用。本文通過(guò)對(duì)微帶天線基底平面和輻射貼片之間的場(chǎng)的分析獲得了微帶天線的輻射特性,并對(duì)微帶天線較常用的四種分析方法進(jìn)行了論述:傳輸線

2、模型理論、空腔模型理論、頻域全波分析法和有限元法等。傳輸線模型理論簡(jiǎn)單且直觀,但是只能應(yīng)用于矩形貼片的分析,具有較大的局限性?？涨荒Ｐ屠碚搼?yīng)用范圍更為廣泛,除了矩形貼片,三角形、圓形和圓環(huán)等形狀貼片都能夠應(yīng)用,考慮高次模時(shí),計(jì)算精度比傳輸線模型理論高,計(jì)算量也不是很大,所以較適合工程設(shè)計(jì)需要。頻域全波分析法和有限元法的計(jì)算更為嚴(yán)格,計(jì)算精度也更高,但是大量復(fù)雜的矩陣計(jì)算也只能應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)才能夠獲得數(shù)值解。這些理論的全面論述對(duì)微帶天

3、線設(shè)計(jì)理論的選擇和天線CAD技術(shù)有著重要的指導(dǎo)和現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)系統(tǒng)集成的需要,以及通過(guò)基片特性的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)微帶天線小型化的考量,論文研究闡述了現(xiàn)代微波介質(zhì)陶瓷的發(fā)展和應(yīng)用,并有針對(duì)性的對(duì)鈦酸鋇系列陶瓷的特性和相關(guān)制備工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究。根據(jù)相關(guān)工藝制作的鈦酸鋇系列陶瓷,在1GHz左右,介電常數(shù)從10到100變化不等。用該系列基片設(shè)計(jì)的圓形微帶陶瓷天線用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試,當(dāng)基片損耗為0.001左右時(shí),帶寬在10MHz到50MHz之間。微帶天

4、線小型化和寬頻帶技術(shù)是論文的重點(diǎn)。采用理論和實(shí)例相結(jié)合的方法,本論文對(duì)微帶天線的小型化和寬頻帶技術(shù)進(jìn)行了分析和歸納。曲流和短路加載等技術(shù)可以縮減90％左右的尺寸,開槽等技術(shù)則能夠展寬30%左右的帶寬。根據(jù)研究和分析,論文仿真制作了一個(gè)雙頻孔徑耦合微帶天線,該天線工作在2.4GHz和3.6GHz,最后的測(cè)試顯示,兩個(gè)頻段都達(dá)到了100MHz以上的帶寬,低頻6dBi的增益能夠很好的滿足當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)要求。設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)孔徑耦合饋電網(wǎng)絡(luò)對(duì)雙頻天線的