基于互补开口谐振环的双频微带天线设计.doc

摘要:自1997年以来，第三代移动通信技术的发展给天线行业带来了蓬勃生机，微带天线随着科技的进步得到了更加广泛的研究和发展，除了移动通信领域，微带天线在航空航天、导弹与遥测和生物医学等领域均获得了多种应用。近年来，随着双频和多频应用需求的增多，双频和多频段的微带天线的研究也受到广泛重视。

    本文设计了一款用微带馈电的加载互补开口谐振环（CSRR）的双频微带天线，该天线的两个中心工作频点分别是3.5GHz和5.8GHz，适合无线局域网的双频应用环境。本文尝试把CSRR结构刻蚀在微带贴片天线的地板上，在贴片天线原有谐振频点的基础上增加一个额外的低频谐振点以获得双频工作的性能，第一个谐振频率与贴片的长度有关，第二个谐振频率与互补开口谐振环（CSRR）有关。首先通过理论近似公式计算出矩形贴片、微带线和互补开口谐振环尺寸参数的初始值，然后使用仿真软件HFSS对初始设计得到的天线性能进行仿真，再通过调节矩形贴片的长度和互补开口谐振环的轮廓尺度、缝隙宽度、内外环间距等对微带天线的性能进行优化，得到到改进了的设计结果。仿真结果表明所得天线实现了预期的双频工作特性，天线在两个中心工作频点的反射系数低于-15dB,天线在两个工作频点上具备一致的边射式辐射特性。所得设计得到了实物测试结果的验证。

关键词：互补开口谐振环 微带天线 双频

目录

中文摘要

Abstract

前言-3

第1章.诸论-4

1.1 双频天线的研究背景和意义-4

1.2 双频天线的国内外发展现状-4

1.3 本文研究内容和结构安排-4

第2章.微带天线基础知识-6

2.1 天线概述-6

2.1.1天线的辐射原理-6

2.1.2 天线的分类-6

2.1.3天线的特性参数-7

2.2 微带天线简介-9

2.2.1 微带天线的定义及基本结构-9

2.2.2 微带天线的辐射原理-9

2.2.3 微带天线的分析法-10

2.2.4 微带天线的馈电方法-11

2.2.5.微带天线的优缺点-12

第3章.基于互补开口谐振环的双频微带贴片天线的研究-13

3.1 双频微带贴片天线的构造-13

3.2 双频微带贴片天线的工作原理-13

3.3 双频微带贴片天线的初始设计和HFSS模型创建-13

3.4 双频微带贴片天线的仿真结果分析-15

3.4.1 贴片表面电流分布和贴片下方场分布-15

3.4.2 反射系数频响曲线-16

3.4.3 辐射方向图和增益-16

3.4.4 极化特性-18

3.5 天线的实测结果-18

3.5.1 实物展示-18

3.5.2 实物测量与结果分析-19

第4章.基于互补开口谐振环的双频微带贴片天线的仿真优化设计-20

  4.1 双频微带贴片天线的仿真调试-20

4.1.1 调节矩形天线上贴片长度-20

4.1.2 调节互补开口谐振环的轮廓尺寸-20

4.1.3 调节互补开口谐振环的缝隙宽度-21

(1).调节外环缝隙宽度-21

(2).调节内环缝隙宽度-21

4.1.4 调节互补开口谐振环的内外环间距-22

4.1.5 调节微带馈线探入贴片的深度-23

4.2 双频微带贴片天线的优化结果及分析-23

结论-26

参考文献-27

致谢-29