【正文】 慮噪聲及非線性失真問題。4． 附加有源網(wǎng)絡(luò)縮小無源天線的尺寸，會(huì)導(dǎo)致輻射電阻減小，效率降低。高溫超導(dǎo)材料HTS ( high temperature superconductor)基片以及“光電子帶陣”PGB (photonic band2gap) 基片有極低的表面電阻，能有效抑制表面波，減小表面損耗，解除了用較厚基片的限制，兼奏提高天線增益，減弱陣元間互耦之效。一般地，若加載1Ω 切片電阻，增益下降約1. 5dB。微帶天線是一維小天線，必須經(jīng)恰當(dāng)設(shè)計(jì)才能獲得良好性能。以移動(dòng)通信和個(gè)人通信為例，目前廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信設(shè)備的單極天線和螺旋天線有許多缺點(diǎn):(1) 不能集成到設(shè)備外殼上，尺寸大，易損壞； (2)輻射效率低，難于屏蔽，人體對(duì)天線的性能影響較大； (3) 天線對(duì)人體尤其是腦部有較大幅射，局部峰值甚至超出ANSI/ IEEE C95. 121992 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限制； (4) 僅有一種極化特性，電氣性能較差； (5) 需要匹配電路，損耗大，成本高。時(shí)域有限差分法的基本思想是把求解空間進(jìn)行離散化，并將麥克斯韋方程中的電磁場量進(jìn)行時(shí)間和空間的離散化，由此將麥克斯韋微分方程轉(zhuǎn)化為關(guān)于電磁場量的時(shí)域差分方程。利用等高線積分技術(shù)可以使其在不規(guī)則形狀的貼片天線中獲得應(yīng)用。利用矢量位函數(shù)便可由磁流計(jì)算出天線的遠(yuǎn)場輻射和其它的電參數(shù)。第一類方法基于圍繞貼片邊緣的等效磁流分布來計(jì)算輻射場，包括傳輸線模型（The transmission line model）、腔體模型（The cavity model）、多端網(wǎng)絡(luò)模型（Multiport Network Model）等。因此非諧振尺寸的槽型耦合孔徑應(yīng)用比較多。此外，還可以分別調(diào)節(jié)兩種填充介質(zhì)的參數(shù)以優(yōu)化饋線和貼片各自的性能。其缺陷是直接與貼片相連接的饋線會(huì)產(chǎn)生一部分輻射。而間接饋電則包括電磁耦合饋電、孔徑耦合饋電和共面波導(dǎo)傳輸線饋電。圖（b）可以視為矩形排列的四元縫隙陣列，利用共面波導(dǎo)線來饋電。，圖13示出了一種典型的微帶縫隙天線結(jié)構(gòu)。圖22給出了幾種常見的微帶線型天線結(jié)構(gòu)。圖21給出了一種利用微帶線來進(jìn)行耦合饋電的微帶振子天線，微帶振子的長度約為半個(gè)波長，寬度與微帶饋線的寬度相同。它們具有不同的特點(diǎn)和使用范圍，其中貼片天線由于其分析和設(shè)計(jì)方便且具有很多優(yōu)良的電特性而在實(shí)際中應(yīng)用最廣。甚至在仍被認(rèn)為是微帶天線發(fā)展幼年時(shí)期的80年代時(shí)，微帶天線已有多種成功的應(yīng)用。微帶天線的第四種形式是利用開在接地板上的縫隙，由介質(zhì)基片另一側(cè)的微帶線或其它饋線(如帶狀線)對(duì)其饋電，稱之為微帶行波天線，如圖13(d)所示。15第二章 微帶天線基本理論及分析方法第二章 微帶天線基本理論及分析方法本章主要介紹了微帶天線的各種結(jié)構(gòu)形式和基本分析方法， 微帶天線簡介微帶天線是在帶有導(dǎo)體接地板的介質(zhì)基片上貼導(dǎo)體薄片而形成的天線。通過與饋電接近的短路探針在諧振中引入耦合電容實(shí)現(xiàn)小型化，因此采用高介電常數(shù)(如陶瓷材料)基片可降低諧振頻率，從而減小天線尺寸。1979年在美國新墨西哥州大學(xué)舉行了微帶天線的專題目際會(huì)議，1981年IEEE天線與傳播會(huì)刊在1月號(hào)上刊載了微帶天線專輯。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目錄第一章 緒論 1 微帶天線簡介 1 國內(nèi)外研究微帶天線的寬頻帶技術(shù) 2 微帶天線小型化方法 3 本文主要內(nèi)容 3第二章 微帶天線基本理論及分析方法 5 微帶天線簡介 5 微帶天線的優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用 6 微帶天線的結(jié)構(gòu)和分析方法 8 微帶天線的結(jié)構(gòu) 8 微帶天線的輻射結(jié)構(gòu) 8 微帶天線的饋電結(jié)構(gòu) 11 14 解析方法 14 數(shù)值方法 15第三章 微帶天線的小型化及寬頻帶技術(shù) 17 微帶天線的小型化技術(shù) 17 概述 17 微帶天線小型化方法 18 微帶天線的小型化設(shè)計(jì)與分析 213. 2 微帶天線寬頻帶技術(shù) 26 概述 26 選擇合適的介質(zhì)基片與貼片 27 阻抗匹配技術(shù) 28 電阻性加載技術(shù) 29 多模技術(shù) 30 在貼片或接地板上 “ 開窗”的辦法 31第四章 微帶天線的寬頻帶設(shè)計(jì) 33第五章 結(jié)束語 37致謝 39參考文獻(xiàn) 415第一章 緒論第一章 緒論隨著全球通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，作為未來個(gè)人通信主要手段的無線移動(dòng)通信技術(shù)己引起了人們的極大關(guān)注，在整個(gè)無線通訊系統(tǒng)中，天線是將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為無線信號(hào)的關(guān)鍵器件，其性能的優(yōu)良對(duì)無線通信工程的成敗起到重要作用。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。摘要摘要近年來 ，隨著個(gè)人通訊和移動(dòng)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，在天線的設(shè)計(jì)上提出了小型化和寬頻帶的要求。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。隨之，國際上展開了對(duì)微帶天線的廣泛研究和應(yīng)用。 C. U形縫隙結(jié)構(gòu)的寬帶微帶貼片天線結(jié)構(gòu)圖如下：圖41 俯視圖圖42側(cè)面圖 微帶天線小型化方法隨著無線通信事業(yè)的飛速發(fā)展，微帶天線的尺寸與其它通信器件相比尺寸越來越大，顯得越來越不相適應(yīng)，因此要求進(jìn)一步縮小微帶天線的尺寸，經(jīng)過許多學(xué)者的研究，發(fā)展了各種各樣的縮小微帶天線的新方法，本節(jié)簡單介紹如下。第五章結(jié)束語，主要是對(duì)本論文的工作進(jìn)行總結(jié)和展望，希望本論文的工作對(duì)于以后相關(guān)研究能提供一點(diǎn)借鑒和啟示。微帶天線的另一種形式是利用微帶線的某種形變（如彎曲、直角彎頭等)來形成輻射，稱之為微帶線型天線，如圖13(c)所示，這種天線因?yàn)檠鼐€傳輸行波，又稱為微帶行波天線。 在許多實(shí)際設(shè)計(jì)中，微帶天線的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)超過它的缺點(diǎn)。 微帶天線的結(jié)構(gòu) 微帶天線的輻射結(jié)構(gòu) 微帶天線根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同而大體上可以分為四類：微帶貼片天線、微帶振子天線、微帶線型天線和微帶縫隙天線。而微帶振子天線則利用耦合饋線很好地解決了這一問題。它們一般都端接匹配負(fù)載，沿線傳輸行波，故又被稱為微帶行波天線，其波瓣可以指向從端射到邊射的任一方向。更嚴(yán)格的方法可以采用數(shù)值方法，如基于積分方程的矩量法等，由天線結(jié)構(gòu)建立電流積分方程，解算出電流分布便可計(jì)算出輻射場。圖（a）為附加了地板的微帶縫隙天線，消除了背向輻射，采用帶狀線就可以方便地實(shí)現(xiàn)饋電。其中直接饋電包括同軸探針饋電和微帶線饋電，這兩種方法因?yàn)樵O(shè)計(jì)簡單而在實(shí)際微帶天線的設(shè)計(jì)中使用最多。微帶線饋電利用集成電路制造技術(shù)而將微帶饋線與貼片刻蝕在一起，因而結(jié)構(gòu)簡單，易于制作。這種饋電結(jié)構(gòu)消除了饋電網(wǎng)絡(luò)的干擾輻射，又因天線介質(zhì)基片的總體厚度的增加而展寬了天線的帶寬。對(duì)于諧振尺寸的槽型耦合孔徑，它可以為天線提供另外一個(gè)諧振頻率從而有效展寬了天線的頻帶，但是這要以增加天線的背向輻射為代價(jià)。微帶天線的分析方法有很多，但是大體上可以分為解析方法和數(shù)值方法兩大類。天線的輻射主要源自兩個(gè)開路終端的邊緣場，因此微帶天線被等效為兩個(gè)相距貼片長度的縫隙，其上分布有面磁流。通過二維格林函數(shù)可以計(jì)算出該網(wǎng)絡(luò)的多端阻抗矩陣，再添加一個(gè)等效的邊緣導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)，便可以將邊緣場和輻射場聯(lián)系起來，然后利用分割方法計(jì)算出全局阻抗矩陣，由貼片四周的電壓分布得到等效磁流分布，再由等效磁流計(jì)算出輻射場。有限元法因?yàn)殡x散單元選擇的靈活性而具有模擬任意形狀的優(yōu)點(diǎn)，但是其求解精度要受求解區(qū)域剖分精細(xì)程度的影響。然而微電子技術(shù)與大規(guī)模集成電路迅猛發(fā)展，使天線成為電子設(shè)備中龐大、笨重部件的問題日漸突出，因而對(duì)能與設(shè)備大小協(xié)調(diào)且具有有效電性能的小天線的需求愈加迫切。小天線的Q 值極高，因此輻射效率低、頻帶窄。隨加載電阻增大，天線品質(zhì)因素降低，帶寬展寬，制造公差降低，但這些性能的提高以犧牲增益為代價(jià)。有機(jī)高分子磁性材料在寬溫度范圍內(nèi)電感和磁性能穩(wěn)定，由其設(shè)計(jì)成的微帶天線可顯著減小尺寸，但損耗大，增益低。如何破除增益和帶寬這兩個(gè)限制，開發(fā)實(shí)用化、易調(diào)諧的此類天線尚待深入研究。(5) 有源天線陣具有單元間弱互耦的潛在性能。）方向圖則呈現(xiàn)出前向輻射特性. ， 3dB波束寬度達(dá)100176。 對(duì)于薄微帶天線，其駐波比帶寬不大于 的相對(duì)帶寬的計(jì)算公式為 （ 3 – 2 ）因此展寬頻帶的方法可以 通過降低Q值的各種因素去尋找，如增大基片厚度、 降低基片相對(duì)介電常數(shù)等， 也可以 考慮用附加的匹配措施來實(shí)現(xiàn)。 在一些空氣動(dòng)力性能及重量不甚苛刻的場合，這種方法還是行之有效的。 一些形狀的貼片與其它形狀的相比 具有低Q值， 相應(yīng)的它們的帶寬就寬。 因此， 由于匹配網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和損耗的限制，天線帶寬只能達(dá)到1 0 % 3 0 % 左右。如圖3 . 5 所示的 采用3D錐形過渡的 一種新穎天線，實(shí)驗(yàn)測(cè)得， VSWR =2 時(shí)的帶寬約為 9 0 %.探頭饋源與長方形懸浮貼片間的這種過渡采用懸浮微帶線。將加載短路稍釘換作一個(gè)低阻值如1 的貼片電阻，這時(shí)天線的諧振頻率和加載稍釘時(shí)的諧振頻率幾乎不變，而天線的帶寬則有顯著的提高。在采用多模技術(shù)的天線設(shè)計(jì)中，有的使用了2個(gè)或者多個(gè)諧振單元，他們的諧振頻率略有不同，彼此間近距離耦合，通過控制耦合來提高帶寬。 由于微帶天線頻帶的展寬常常伴隨著天線尺寸的增大， 因此限制了微帶天線的應(yīng)用范圍。如果我們能實(shí)現(xiàn)雙頻工作，并且每個(gè)頻段都可以得到較大的帶寬， 這種微帶天線將得到更為廣泛的應(yīng)用。圖 1 雙極化電容耦合饋電的雙層微帶天線基本要求圖 雙層微帶貼片尺寸介紹圖 其中(1)h1=h2=8mm (2)== (3)Heightpatch1Heightpatch2=20mm (4)l_patch1=w_patch2=250mm (5)l_patch2=w_patch2=260mm (6)h_patch1=h_patch2=8mm1 仿真結(jié)果通過以上條件，在軟件HFSS中建立雙貼片模型，如圖1所示： 圖 1 雙貼片微帶天線模型圖對(duì)其進(jìn)行仿真得出以下結(jié)果： 圖 2 仿真結(jié)果—方向圖（1） 方向圖及增益如圖2所示，能看到，符合要求（2） 帶寬及其駐波比圖3 駐波比及其帶寬 如圖3所示 駐波比在2以下其相對(duì)帶寬達(dá)到10%以上，符合寬頻帶要求2. 結(jié)論本設(shè)計(jì)中只提出了一種簡單的展寬頻帶的方法，結(jié)果也不是很完美。研制出實(shí)用的小型化、寬頻帶天線是一項(xiàng)非常有意義的課題。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。再次對(duì)周巍老師表示衷心的感謝。學(xué)友情深，情同兄妹。