【正文】 及研究意義 ........................................................................................ 1 微帶天線的發(fā)展狀況 ......................................................................................... 3 論文的主要工作和內容安排 ............................................................................ 4 第 2 章 微帶天線基本理論 ............................................................................................ 6 微帶天線工作原理 ............................................................................................ 6 微帶天線的輻射機理 ............................................................................. 6 微帶天線的分析方法 ............................................................................. 7 空腔模型理論 .................................................................................................... 8 有限元法 ........................................................................................................... 13 建模步驟 ............................................................................................... 13 基本原理 ............................................................................................... 14 有限元方程組的求解 ........................................................................... 18 第 3 章 微帶天線的小型化 、 寬頻帶技術 .................................................................. 19 微帶天線的小型化技術 ................................................................................... 19 采用特殊材料基片 ................................................................................ 19 加載技術 ................................................................................................ 20 曲流技術 ................................................................................................ 21 采用 PIF/PIL 結構 ................................................................................. 22 微帶天線的寬頻帶技術 ................................................................................... 23 考慮介質基片的影響 ............................................................................ 23 修改貼片形狀 ........................................................................................ 24 阻抗匹配技術 ........................................................................................ 25 電阻性加載技術 .................................................................................... 26 多模技術 ................................................................................................ 26 在貼片或接地板上開窗 ........................................................................ 27 第 4 章 短路針加載理論 .............................................................................................. 28 傳輸線模型法 ................................................................................................... 28 格林函數 ........................................................................................................... 31 短路針加載矩形貼片天線 .............................................................................. 33 短路針加載三角形貼片天線 .......................................................................... 35 目 錄 第 5 章 小型寬 頻 帶 微帶天線的 設計 與 研制 .............................................................. 42 概述 ................................................................................................................... 42 天線的設計 ....................................................................................................... 42 天線的仿真 ....................................................................................................... 44 HFSS 仿真軟件簡介 ............................................................................. 44 Ansoft HFSS 仿真步驟 ......................................................................... 45 Ansoft HFSS 仿真結果 ......................................................................... 47 天線的 制作與 測試 ........................................................................................... 50 仿真與測試結果的比較與分析 ....................................................................... 57 結 論 .......................................................................................................................... 59 參 考 文 獻 .................................................................................................................. 61 攻讀學位期間公開發(fā)表的論文 .................................................................................... 63 致 謝 ............................................................................................................................ 64 研究生履歷 ...................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 WCDMA 系統(tǒng)小型 、 寬帶微帶天線的設計與研制 1 第 1 章 緒論 選題背景及 研究 意義 現代電磁學歷經三百多年的發(fā)展，日臻成熟完善。 天線作為實現無線電應用的關鍵設備，順應通信 、 廣播 、雷達、制導等無線電應用系統(tǒng) 在不同階段的需要而不斷發(fā)展。 天線在功能 、設計及制造工藝上都發(fā)生了巨大的變化。然而微電子技術和大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，使天線成為電子設備中龐大、笨重部件的問題日益突出。因此設計出 能與設備大 小協(xié)調的小天線的需求愈加迫切。 目前廣泛應用于 移動通信和個人通信設備中的單極天線和螺旋天線有許多缺點： (1)尺寸大、易損壞，不能集成到設備外殼上； (2)僅有一種極化特性，電氣性能差； (3)需要匹配電路，損耗大，成本高； (4)難于屏蔽，人體對天線性能影響較大 。 與之相比，若采用微帶天線則有以下優(yōu)點： (1)可集成到設備的印制電路板或外殼上，不易損壞，不額外增加設備尺寸； (2)可采用屏蔽技術使天線性能不受人體影響 ；(3)饋電方式多樣，易獲得阻抗匹配，不需要匹配電路或平衡轉換器； (4)易設計出移動電話使用的雙頻和多頻微帶天線。此外，小型化微帶天線還可用于 PCMCIA通信卡和無線通信解調器中，為筆記本電腦等便攜設備提供通信能 力 。然而遺憾的是，在較低頻段 （ VHF/UHF） 中，傳統(tǒng)的半波長微帶天線尺寸仍然太大。因此，實用化的小型微帶天線的研制，特別是用作第三代移動通信（ 3G）系統(tǒng)、藍牙（ Bluetooth）系統(tǒng)及 全球 定位系統(tǒng)（ GPS）的天線成為國內外 學者 研究的熱點。 隨著無線通信 技術 的高速發(fā)展， 人們 對 天線的 小型化和寬頻帶要求日益迫切。基于 微帶天線 的許多優(yōu)點，如體積小、重量輕、成本低、 剖面低 、易集成 等 ， 而被廣泛應用于 GSM、 GPS、藍牙、 WLAN、 3G 等 現代無線通信系統(tǒng)中。但是，普通微帶天線的 相對帶寬較窄，通常只有 %— 7%左右 。 這個帶寬顯然無法滿足許多無線通信系統(tǒng)的帶寬要求（見 表 ）， 因此 展寬微帶天線的帶寬具有十分重要的意義。 綜合來看， 低頻段的小型寬頻 帶 微帶天線的研究 具有 積極的意義和良好的應用前景。 第三代移動通信系統(tǒng)最早由國際電信聯(lián)盟 （ ITU） 于 1985年提出 ， 當時稱為未第 1 章 緒論 2 來公眾陸地移動通信系統(tǒng) FPLMTS（ Future Public Land Mobile Telemunication System） ,1996年更名為 IMT20xx (International Mobile Telemunication 20xx） 。國際移動通信 20xx意即該系 統(tǒng)工作在 20xxMHz頻段最 高業(yè)務速率可達 20xxkbit/s 。 主要體制有 WCDMA， cdma20xx和 UWC136。 1999年 11月 5日國際電聯(lián) ITUR TG8/1第 18次