【正文】 .......................................................................................... 10 傳輸線的工作參數(shù) .......................................................................................... 10 傳輸線的工作狀態(tài) .......................................................................................... 11 微帶縫天線 ............................................................................................................. 11 微帶窄縫天線 .................................................................................................. 11 寬縫天線 ......................................................................................................... 12 第三章 微帶天線的分析方法 .............................................................. 13 傳輸線法（ TML） ................................................................................................. 13 5 腔模理論 ................................................................................................................. 14 積分方程法 ............................................................................................................. 15 微波網(wǎng)絡法 ............................................................................................................. 15 第四章 傳統(tǒng)微帶天線設計 .................................................................. 16 微帶天線常用仿真軟件 ......................................................................................... 16 微帶天線的理論基礎 ............................................................................................. 17 微帶天線的饋線 .............................................................................................. 17 微帶輻射貼片尺寸估算 ................................................................................... 17 側饋矩形微帶天線設計 ......................................................................................... 17 設計要求 ......................................................................................................... 17 設計步驟 ......................................................................................................... 18 設計結果 ......................................................................................................... 18 第五章 C型槽天線的設計 ................................................................. 25 基于 WLAN C 型槽天線的設計 ........................................................... 25 改進饋電后的 C 型槽天線 .................................................................................... 29 基于 WLAN 雙開 C 型槽天線的設計 ........................................................ 34 基于 WLAN 雙開 C 型槽天線的設計 ....................................................... 38 第六章 總結和展望 ............................................................................. 43 參 考 文 獻 ........................................................................................ 44 致 謝 .............................................................................................. 46 6 第一章 緒論 微帶天線的背景及研究意義 微帶天線由于重量輕、制作簡單、成本低、易于與載體平臺共形以及適合組陣等諸多優(yōu)點 ,特別適合應用于各種移動地面設備 ,以及飛行載體電子設備，因此微帶天線得到了廣泛的研究和發(fā)展，形成天線領域的一個獨立分支。 畢 業(yè) 設 計（論 文） 題 目： 基于 C型槽天線的研究 1 摘 要 微帶天線由于重量輕、制作簡單、成本低等諸多優(yōu)點 ,特別適合應用于各種移動地面設備 ,以及飛行載體電子設備。根據(jù)仿真結果最后設計出了基于 和 為工作頻率的 C 型槽天線，這兩個頻率段又分別是 WLAN 的工作頻率段，所以可以將天線適用于無限局域網(wǎng)。根據(jù)槽線外形還可分為：直線型、階梯形、指數(shù)型、三角型、拋物線型等等。寬槽天線由半波長的窄槽天線通過增加槽線的寬度演變而來，其長度與寬度可比擬。微帶天線分 2 種：①貼片形狀是一細長帶條，則為微帶振子天線。 目前，微帶天線已在空間技術，移動通信衛(wèi)星和手持便攜式通信設備中得到了廣泛的應用。 第三章， 主要介紹了微帶天線的分析方法，即常用的傳輸線法、腔膜理論和積分方程法。繪制方向圖通常采用極坐標或直角坐標，極坐標方向圖直觀性強，直角方向坐標圖易于表示和比較各方向上場強電平的相對大小。 = (24) 式中的分別為受試天線和理想的無方向性天線的輸入功率。 天線的效率定義為天線的輻射功率與輸入功率之比，即 = (27) 式中， ，分別是天線的輻射功率、輸入功率和損耗功率。 通常，偏離最大輻射方向時，天線的極化將隨之改變。 （ 210） 對于無損耗傳輸線，、則 （ 211） 傳播常數(shù) （ 212） 其中 （ 213） 稱為衰減函數(shù)，表示傳輸線單位長度上行波電壓（或電流）振幅的變化。電流駐波系數(shù)與電壓駐波系數(shù)的值是一樣的。 微帶縫天線能產生雙向輻射，對制作公差要求很低，與微帶振子天線組合起來可以構成圓極化天線。適當選擇和 d 可達到良好的匹配。縫口徑場即為傳輸線開口端場強。（ b）為同軸饋電方式，探針從接地板空引出，稱為底饋。上述兩點均與試驗不符。天線輻射場由空腔四周的等效磁流來得出，天線輸入阻抗可根據(jù)空腔內場和饋源邊界條件來求得。但對于近來采用厚介質基板提高帶寬的微帶天線設計就不適用。 一般地，對于一個網(wǎng)絡有 Y、 Z 和 S 參數(shù)可用來測量和分析， Y 稱導納參數(shù)， Z 稱為阻抗參數(shù)， S 稱為散射參數(shù)，在微波系統(tǒng)中，由于確定非 TEM 波電壓、電流的困難性，而且在微波頻率測量電壓和電流也存在實際困難。 16 第四章 傳統(tǒng)微帶天線設計 微帶天線常用仿真軟件 傳輸線理論和腔模理論通常是對具體的問題進行近似假設，其模型簡單，并沒有復雜的數(shù)值分析。 本文主要應用 Ansoft 仿真軟件進行微帶天線的仿真，也有相關的書籍對 Ansoft 仿真軟件進行了原理性和建模的解釋說明。 設置激勵方式。求解分析完成后，在數(shù)據(jù)后處理部分可以查看 HFSS 分析出的天線各項性能參數(shù)。它可以中心饋電，也可以偏心饋電饋電點的位置取決于激勵哪種模式。介質基片采用厚度為 Rogers RT/duroid 5880 (tm)，天線饋電方式為微帶線饋電。 根據(jù)不同的 L0 畫出的 曲線如圖 43 所示： 1 .4 1 .6 1 .8 2 .0 2 .2 2 .4 2 .6 2 .8 3 .0 3 .2 3 .4 3 .63 .53 .02 .52 .01 .51 .00 .50 .0S11(dB)F re q (G H z ) L 0 =38 m m L 0 =39 m m L 0 =40 m m L 0 =41 m m L 0 =42 m m 圖 43 不同 L0 對應的曲線 從掃描分析結果中可以看出，諧振頻率隨著 L0 的增加而降低，當 L0=40mm 時，諧振頻率約為 。 23 xoy 平面增益方向圖： 圖 49 天線的 xoy 平面增益方向圖 xoz 平面增益方向圖： 圖 410 天線的 xoz 平面增益方向圖 yoz 平面增益方向圖： 圖 411 天線的 yoz 平面增益方向圖 24 3D 方向圖： 圖 412 天線的 3D 方向圖 從方向圖中可以看出，傳播方向為沿 z軸正半軸，因為底面有金屬板，所以波傳不過去，被大量反射回來。 改變 C 型槽寬度 width，探討其對諧振點的影響，所得曲線如圖 53 所示：1 .4 1 .6 1 .8 2 .0 2 .2 2 .4 2 .6 2 .8 3 .0 3 .2 3 .4 3 .62 01 51 050S11(dB) w i d t h = m w i d t h = m w i d t h = m w i d t h = m w i d t h = mF re q (G H z ) 圖 53 不同 width 對應的曲線 從掃描分析結果中可以看出，諧振頻率隨著 width 的增加而增加，當 width=2mm 時，諧振頻率約為 。 所以根據(jù)優(yōu)化結果，與原 C 型槽天線相比，在以下方面做了改動（見表 52）： 表 52 改進饋電后的 C 型槽天線的參數(shù)變化 改動處 改變后尺寸 變量名 變量值（單位： mm） 增加了一個特性阻抗為 100 的微帶饋線 長度 30 寬度 長方形① 長 寬 5 長方形② 長 20 寬 5 長方形③ 長 20 寬 5 長方形④ 長 20 寬 5 長方形⑤ 長 寬 5 31 改進饋電后的 C 型槽天線的的掃頻分析結果： 1 .0 1 .2 1 .4 1 .6 1 .8 2 .0 2 .2 2 .4 2 .6 2 .8 3 .0 3 .2 3 .4 3 .6 3 .8 4 .02 01 51 0