【正文】 片天線的窄頻帶特性是由 其高Q的諧振本性所決定的，也就是說，貯存于天線結(jié)構(gòu)中的能量比輻射和其它的耗散能量大得多。 例如， 某環(huán)孔天線工作在模時，其帶寬比 相似尺寸的 矩形微帶貼片天線的帶寬增加了5 倍還多 。過渡帶可以 是與地面傾斜的等寬度金屬帶，(a)所示也可以是與地面垂直的變寬度帶，(b)所示。典型的層疊貼片微帶天線有雙貼片結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，有許多變量，例如基片厚度和介電常數(shù)，貼片中心的偏移，貼片尺寸和潰源位置等。37第四章 微帶天線的寬頻帶設計第四章 微帶天線的寬頻帶設計1. 設計思想 寬頻帶微帶天線的基本技術是降低等效諧振電路的 Q 值，降低介質(zhì)損耗等。41致謝致謝在論文即將完成之際，我心中充滿了深深的感激之情，因為在本論文的完成過程中得到了很多人的幫助和支持!首先，衷心感謝我的畢業(yè)設計導師鄢澤洪教授，感謝鄢教授半年來，對我的教導鼓勵和支持，深深感謝鄢教授在微波與天線方面對我的教導，使我在迷茫之中找到了奮斗的目標和方向。經(jīng)過這次畢業(yè)設計，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L等方方面面都有很大的進步。在我的十幾年求學歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學習條件，我才能順利完成完成學業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。回首四年，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。作者簽名： 日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日致 謝時間飛逝，大學的學習生活很快就要過去，在這四年的學習生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關心幫助我的人分不開的。(1)本文提出了一種實現(xiàn)微帶天線小型化的新技術. 該設計以增加厚度為代價有效的減小了微帶貼片天線的面積. 應用HFSS軟件對所提出的天線進行了電磁仿真. 結(jié)果表明，該天線為單縫輻射，λ/4波長諧振天線. 天線具有與常規(guī)微帶天線相似的E面和H面方向圖. 其增益小于雙縫貼片天線. 天線結(jié)構(gòu)簡單，易于制作，特別適用于對天線尺度要求比較苛刻便攜式通訊設備等.(2)利用Ansoft公司仿真軟件制作并分析了一種微帶天線的寬頻帶方式——雙層貼片微帶天線，通過分析與修改，基本達到了寬頻帶的要求，雖然不夠完美，但是也體現(xiàn)了一種實現(xiàn)寬頻帶的方法。 當然，另一方面， 在增大微帶天線的帶寬時也應考慮到不應使天線過于復雜， 否則將增大天線制造和分析的難度。此項技術的基本設計思想是借鑒了耦合諧振器的基本原理。 對于圓形微帶貼片天線， 主要的匹配元件是一個串聯(lián)電容，在天線工作頻率上這個電容與饋電探針的等效電感近似構(gòu)成串聯(lián)諧振。采用階梯形基片的諧振器在VSWR 2 ，帶寬可達2 5 %；采用楔形基片的諧振器在VSWR 2 ，帶寬可達2 8 % ；而一個厚度相當?shù)囊话憔匦挝зN片天線帶寬僅為13% 。 對大多數(shù)微帶天線特別是微帶貼片天線而言， 其主要的缺點便是它的窄頻帶特性。(3) 便于實現(xiàn)阻抗匹配。為提高增益，常在天線表面覆蓋介質(zhì)(superst rate) (如圖2 所示) 。 與普通微波天線相比，微帶天線實現(xiàn)了一維小型化，具有低輪廓、可共形、易集成，以及便于獲得圓極化，實現(xiàn)雙頻段、雙極化工作等多項優(yōu)點。矩量法因為考慮了貼片周圍的物理邊界的邊緣場而具有較高的精度。傳輸線模型很簡單，并且有助于理解微帶天線的基本特性，因此首先介紹這種模型方法。耦合孔徑的形狀、尺寸和位置決定了電磁場由饋線到貼片的耦合度。此外，對于基片比較厚的貼片天線，探針長度的增加會使得探針的阻抗呈現(xiàn)比較大的感抗，從而給天線與饋線的匹配帶來困難；此外對于相對介電常數(shù)大的基片，厚度增加還可能導致表面波的激勵，從而降低了天線的輻射效率。微帶縫隙天線的分析可以由等效磁流利用矢位法來計算輻射場，進而得到其它的天線電參數(shù)。對于更一般的情況，則可以采用矩量法得出關于微帶振子和地板上更準確的電流分布從而計算天線的輻射場。其中結(jié)構(gòu)包括天線的輻射結(jié)構(gòu)和饋電結(jié)構(gòu)，而分析方法分為解析方法和數(shù)值方法兩大類。 導體貼片一般是規(guī)則形狀的面積單元，如矩形、圓形或圓環(huán)形薄片等；也可以是窄長條形的薄片振子(偶極子)。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。但是，低增益、窄帶寬的缺陷也限制了微帶天線的使用。微帶天線作為天線家祖的重要一員，經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，已經(jīng)取得了可喜的進步，在移動終端中采用內(nèi)置微帶天線，不但可以減小天線對于人體的輻射，還可使手機的外形設計多樣化，因此內(nèi)置微帶天線將是未來手機天線技術的發(fā)展方向之一，但其固有的窄帶特性(常規(guī)微帶天線約為2%左右)在很多情況下成了制約其應用的一個瓶頸，因此設計出具有寬頻帶小型化的微帶天線不但具有一定的理論價值而且具有重要的應用價值，這也成為當前國際天線界研究的熱點之一。雖然國內(nèi)外對上述微帶天線小型化技術展開了大量的研究，但是其中還是存在了很多問題，其中天線的性能如增益、帶寬與小型化及加工制作之間相互牽制，必須權(quán)衡利弊。 微帶天線的優(yōu)缺點與應用 與普通微波天線相比，微帶天線有如下優(yōu)點： (1)體積小，重量經(jīng)； (2)平面結(jié)構(gòu)，并可制成與導彈、衛(wèi)星等表面相共形的結(jié)構(gòu)； (3)饋電網(wǎng)絡可與天線結(jié)構(gòu)一起集成，適合于用印刷電路技術進行大批量生產(chǎn)； (4)能與有源器件和電路集成為單一的配件； (5)便于獲得圓極化，容易實現(xiàn)雙頻段、雙極化等多功能工作； (6)沒有作大的變動，天線既能很容易地裝在導彈、火箭和衛(wèi)星。它通過貼片和地板上的電流或等效為貼片四周與地板之間的縫隙上分布的等效磁流來輻射能量。微帶行波天線可等效為一種沿微帶線延伸方向一邊傳輸能量一邊輻射能量的傳輸線段，用一個復傳播常數(shù)來表征，其中實部給出了導行波的相位信息而虛部則給出了沿線輻射所等效的衰減。圖（d）是用槽線饋電的寬縫，其頻帶較寬但交叉極化較大。通常為了展寬微帶天線的頻帶會使用比較厚的介質(zhì)基片，這就會給以上兩種直接饋電方法帶來問題。與電磁耦合饋電相似，也可以分別選擇兩層介質(zhì)基片的參數(shù)來優(yōu)化各自的性能。 如果說傳輸線模型因為有場沿傳輸線橫向無變化的限制而只是微帶天線在一維下近似的話，那么腔體模型就可以稱為二維近似。時域有限差分法的優(yōu)點是其離散比較簡單（空間網(wǎng)格大小一致、時間步長恒定），并且通過離散傅里葉變換可以方便的得到其在寬帶范圍內(nèi)特性。天線的諧振頻率主要取決于短路探針的粗細和位置，天線尺寸可縮減50 %以上。由于槽很窄，它可模擬為在貼片中插入一無限薄的橫向磁壁。近年來由于無線通信的需求，有大量方案提出，如蝶形(bow2tie) (如圖5所示) 、倒F 型( PIFA ，planar inverted2F antenna)(如圖6 所示) 、L 形、E 形、Y 形、雙C 形、層疊短路貼片(stacked shorted patch) 等等 圖5 雙頻帶蝶型微帶天線圖6 電容加載的倒F型微帶天線（PIFA）除以上小型化技術外，還有一些方法提出。 這意味著， 在諧振時實現(xiàn)匹配，而當頻率偏離諧振時，電抗分量急劇變動使之失配。 改變貼片結(jié)構(gòu)還包括采用多貼片、電磁藕合饋電、在貼片或接地板上開槽、在電路中采用非線性調(diào)制元件等方法，這些都可以達到展寬頻帶的目的。這兩種方法因為其變阻抗特性而產(chǎn)生了大的頻帶展寬。這種結(jié)構(gòu)不僅可以實現(xiàn)寬頻帶，還可以實現(xiàn)多頻帶。天線的頻帶是指其特性參數(shù)在規(guī)定的容許范圍內(nèi)的頻率范圍。感謝我的指導老師樊芳芳老師，在整個畢業(yè)設計過程中，我遇到了很多困難，在樊老師的精心教導中，克服一個又一個難題，所以我的畢業(yè)設計能夠順利完成，樊老師也付出了很多，再次感謝！深深感謝我的家人一爸爸、媽媽，我的女友!是你們多年來一直默默無聞無私的奉獻在支持著我不斷向前，你們的支持，無論是精神上還是物質(zhì)上的總是那么有力，它給了我面對任何困難的勇氣和力量，在此我愿將本篇論文獻給你們!最后 ，感謝評閱本論文的專家學者們，感謝你們?yōu)榇烁冻龅男燎趧趧?！感謝所有關心和支持我的人！45參考文獻參考文獻[1]天線的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，htp://[2] G. 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Antennas Propagat ， vol. 48 ， ， July 2000.畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。最后，我要特別感謝我的導師劉望蜀老師、和研究生助教吳子儀老師。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學的知識應用到實際工作中去。涉密論文按學校規(guī)定處理。如何設計出同時具有小型化、多頻帶以及寬頻帶的微帶天線是當前微帶天線設計的難點與重點。 這種天線綜合考慮了展寬頻帶和減小尺寸兩個方面的要求， 獲得了一種相對寬帶的小型圓極化微帶天線。 采用片狀電阻負載的寬帶貼片天線的幾何結(jié)構(gòu) 多模技術使用多模諧振是設計寬帶微帶天線的一項非常成功的技術。 為了使這個阻抗與饋線( 如50 的饋線) 在最大的頻帶范圍內(nèi)相匹配， 需要進行網(wǎng)絡綜合， 采用計算機輔助方法實施最優(yōu)設計。由于兩輻射端口處基板厚度不同，使兩個諧振器經(jīng)階梯電容禍合產(chǎn)生雙回路現(xiàn)象，從而導致帶寬展寬。 其中最易受頻率變化影響的是阻抗， 也就是說， 線極化微帶天線頻帶主要受其阻抗帶寬限制。(2) 增益高(可達10dB 以上) ，方向性好。(b) 帶寬窄。這樣，實用化小型微