【正文】 ss i n(??0000yxyxFFjkFjkEFFjkFjkEEEE? () 饋源處的激勵電壓 V0 除以電流 I0 便得到天線的輸入阻抗 Zin。 kmn 是諧振模的截止波長，為實數(shù)，由天線尺寸的模的序號 m, n 決定。 圖 所示微帶貼片天線，微帶貼片和接地板之間的盒形區(qū)域可以看作諧振 腔：它的上下壁為微帶貼片的面積相同的接地板，周圍的柱形面為側(cè)壁。 空腔模型理論 空腔模型理論是在微帶諧振腔分析的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 微帶天線的分析方法 微帶天線分析的目的是天線的輻射特性及近場特性進行預(yù)先估算，通過分析與設(shè)計相結(jié)合，減少高耗費的邊做邊試的循環(huán)次數(shù)，弄清天線的優(yōu)點和局限性，幫助了解新的設(shè)計方法，現(xiàn)有設(shè)計的改進以及對新的天線結(jié)構(gòu)研發(fā)來說可能有用的工作原理?？梢钥吹?，沿兩條 W 邊的磁流是同向的，故其輻射場在貼片法線方向 (x 軸 )同相相加，呈最大值，且隨偏離此方向的角度的增大而減小，形成邊射方向圖。如圖 (a)所示 ,貼片尺寸為 WL,介質(zhì)基片厚度 h(hλ0)， λ0 為自由空間波長。 第 3 章 較為 詳細 地歸納和總結(jié) 了 國內(nèi)外參考文獻中實現(xiàn) 微帶天線小型化、寬頻帶的各種方法。再者，極化特性和多樣化、適應(yīng)寬角域波束掃描的要求，以及采用新型傳輸線饋電的可行性等都在探索之中 。微帶縫隙天線的帶寬比微帶貼片天線的要寬，特別是 寬矩形縫隙天線，但是此天線在要求單方向輻射時，厚度比貼片天線要大，另外，分析和設(shè)計這種天 線要比微帶貼片天線困難，限制了其應(yīng)用范圍。 1979 年在美國新墨西哥州立大學舉行了微帶天線的專題國際會議， 1981 年 IEEE 天線與傳播會刊刊載了微帶天線專題。 IMT20xx無線接口技術(shù)規(guī)范建議的通過表明 TG8/1制定第三代移動通信系統(tǒng)無線接口技術(shù)規(guī)范方面的工作已經(jīng)基本完成 ?；?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(yīng)用于 GSM、 GPS、藍牙、 WLAN、 3G 等 現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中。然而微電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，使天線成為電子設(shè)備中龐大、笨重部件的問題日益突出。 narrow bandwidth of microstrip antennas restricts their application in the lowfrequency and pact system. Hence, how to realize the antennas’ miniaturization and broadband in the lowfrequency applications has been the research hotspot in recent years. WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) is a kind of 3G (3rd Generation Mobile Telemunications System) standard constituted by 3GPP(3rd Generation Partnership Project) based on GSM/MAP and UTRAN(UMTS Territorial Radio Access Network). Its frequency ranges from 1920 to 2170MHz. The goal of this paper is to design a pact broadband antenna for the WCDMA system. Based on abroad reference of domestic and overseas literature, the microstrip antennas’ miniaturization and broadband techniques are concluded and analyzed relatively prehensively in this paper. After studied many papers, a new pact broadband microstrip antenna is proposed. It is a triangular patch antenna, which is loaded with a shortingpin for miniaturization and is embedded two narrow slots on it for wide broadband. A analysis approach for this antenna is given. Using this approach, a initial analysis and design can be obtained. With the help of electromagic simulation software Ansoft , good results can be obtained by further optimization .Using this approach, a pact and broadband microstrip antenna is designed for the WCDMA system. The design parameters are given, and the antenna is fabricated and tested. The results show that the simulation results agree with the tested 英 文 摘 要 results very well, the center operating frequency of the antenna is 2GHz, 10dB return loss bandwidth is 350MHz, the total dimension is 35mm35mm35mm. They meet the demands of the WCDMA system very well and this antenna has some good applied foreground. Key Words: Compact。結(jié)果表明， HFSS 仿真與測試結(jié)果基本吻合 ,天線 的 中心頻率為 2GHz， 10dB損耗帶寬為 350MHz，天線總尺寸為 35mm 35mm 35mm ，能 較好地 滿足 WCDMA 系統(tǒng)的要求， 具有一定的實際應(yīng)用前景。然而 微帶天線在低頻應(yīng)用時尺寸還是太大，而且微帶 天線的 Q 值高，效率低、頻帶窄 ，從而 限制 了 微帶天線 在低頻、小型系統(tǒng)中的 應(yīng)用。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 論文作者簽名： 年 月 日 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者及 指導(dǎo)教師完全了解“大連海事大學研究生學位論文提交、版權(quán)使用管理辦法”，同意大連海事大學保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學位論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 本聲明的法律責任由本人承擔。 作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 微帶天線以其體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、剖面低、饋電方式靈活、成本低、易 集成等優(yōu)點得到 了 越來越廣泛的應(yīng)用。利用 該法，本文具體 設(shè)計了一適用于 WCDMA 系統(tǒng)的 小型寬帶微帶 天線，給出了 設(shè)計參數(shù)， 并進行了 實際的加工測試 。 effortless integration and so on.. However, microstrip antennas’ dimensions are also too large in the lowfrequency applications and the high Q, low efficiency。 天線在功能 、設(shè)計及制造工藝上都發(fā)生了巨大的變化。 隨著無線通信 技術(shù) 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。 1999年 11月 5日國際電聯(lián) ITUR TG8/1第 18次會議通過了 IMT20xx無線接口技術(shù)規(guī)范建議 ， 其中我國提出的 TDSCDMA技術(shù)寫在了第三代無線接口規(guī)范建議的 IMT20xx CDMA TDD部分中 。直到 1972 年，由于微波集成技術(shù)的發(fā)展和空間技術(shù)對低剖面天線的迫切需要， 和 等研究者制成了第一批使用的微帶天線，隨之國際上展開了對微帶天線的廣泛研究和應(yīng)用。微帶貼片天線是指諧振式微帶貼片天線，這種天線的最大特點是效率高 ，但是帶寬比較窄。另一方面，為了適合 VHF/UHF 頻段的應(yīng)用以及實現(xiàn)與微波毫米波單片電路的集成一體化，還需要進一步使結(jié)構(gòu)小型化。 第 2 章 簡要 地 介紹微帶天線的基本理論，包括微帶天線 的 輻射機理 、理論分析方法 ，其中詳細介紹了空腔模型理論和有限元法。 微帶天線的輻射機理 微帶天線的基本原理可由考察矩形微帶貼片天線來理解 [15]。這些等效磁流的方向 已在圖 上用虛線標出。由于 hλg，因此它只相當于將 Ms 加倍，輻射圖形基本不變。 我們這里需要用到空腔模型理論和 全波理論中的有限元法 ，下面兩節(jié)將對這兩種方法進行詳細的介紹。下面介紹一下空腔模型理論 [15]。 由于 J=z?Jz， E=z?Ez，化為標量方程： JjEk z ?022 )( ????? () 由上式解出 Ez 后，便可由麥氏方程組第二式求得 Hx 和 Hy： yxz HyHxzEjEjH ???1 00 ????????? ???? ?? () 即 xEjHyEjHzyzx???????00???? () 現(xiàn)將 Ez 展開為正交模無窮級數(shù)，即令 第 2 章 微帶天線基本理論 10 ??? m n mnmnz AE ? () 其中 Ψmn 滿足齊次波動方程及腔的邊界條件，即有 0)( 22 ??? mnmnk ? () 0?/ ??? nmn? () 由式 和式 可知， ? ? ? ?????? m n m n mnmnzmnmnz AkJjAE ???? 2022 根據(jù)式 ， mnmnmn k ?? 22 ??? 代入上式得 zm mnn mnmn JjkkA 022 )( ??? ??? ? () 用 Ψmn 乘此式兩邊，并對空腔區(qū)域積分，得 ??? ??? ??mnmnmnmnzmn kk JjA ????? 220 () 式中 dsJJ s mnzmnz ? ?? ??? ?? () ???? s mnmnmnmn ds** ???? () 將式 代入式 得 ? ? ??? ??? ??m n mnmnmn mnzmnz kk JjkE ????? 2200 () 式中已代入 ω μ0=k0 η0, η0 = √(μ0 / ε0)=120π， k0 = 2π / λ0。等效磁流為： zs EznM ????? () 這些等效磁流源在遠區(qū)產(chǎn)生的電矢量位為 ? ? ??? W L yc o n sxjksRjk d x d yeMeRhF 0 0 )s i ns i ns i n(002 ????? ?? () 這里已經(jīng)計入接地板所引起的 Ms 正鏡像效應(yīng)，并考慮到 hλ0，故沿 z 方 向積分結(jié)果只是乘以 2h。 建模步驟 有限元方法的建模過程可以分為以下幾個步驟： （ 1）區(qū)域離散。對 Maxwell 方程利用變分方法建立誤差泛函，由于問題已經(jīng)離散化為很多個子域的組合，可以首先在每個單元內(nèi)建立泛函對應(yīng)的小的線性表達式，其次，將 其填充到全域矩陣中的相應(yīng)位置，最后應(yīng)用邊界條件來得到矩陣方程的最終形式。 基本原理 1． 三維支配方程 廣 義的來說，三維麥克斯維方程組是三維電磁場問題的三維支配方程，在一般情況下為了方便求解和建模，大多選取由麥克思韋方程組的前兩個旋度方程導(dǎo)出的電場強度滿足的矢量亥姆赫茲方程作為支配方程。 假設(shè)圖 所示的四面體內(nèi)的未知函數(shù) e? 能夠近似為： zdycxba eeeee ????? () 如果用四面體的四個頂點（即四個結(jié)點）處的值 ei?（ i=1,… ,4）來表示，可以得到： ? ? ? ???? 4 1 , i eieie zyxLzyx ?? () 式中插值函數(shù) ? ?zyxLei , 為 ? ? ? ?zdycxbaVzyxL eieieieieei ???? 6 1,